Overal in het land zijn er gezocht-posters verschenen met een prijs op het hoofd van Stern. Stern zwierf van schuilplaats naar schuilplaats in Tel Aviv, met een opvouwbaar kinderbedje in een koffer. Toen hij geen schuilplaatsen meer had, sliep hij in trappenhuizen van flatgebouwen. Uiteindelijk betrok hij een appartement in Tel Aviv dat gehuurd werd door Moshe en Tova Svorai, die lid waren van Lehi. Moshe Svorai werd betrapt door Britse rechercheurs die een inval deden in een ander appartement, waar twee Lehi leden werden doodgeschoten, en Svorai en een andere gewonde werden opgenomen in het ziekenhuis. Sterns Lehi “contact”, Hisia Shapiro, dacht dat ze misschien gevolgd was op een ochtend en stopte met het brengen van berichten. Op 12 februari 1942 kwam ze met een laatste bericht, van de Haganah, waarin werd aangeboden Stern voor de duur van de oorlog te huisvesten als hij zijn strijd tegen de Britten zou opgeven. Stern gaf Shapiro een brief als antwoord waarin hij het onderkomen afwees en voorstelde om samen te werken tussen Lehi en de Haganah in de strijd tegen de Britten. Een paar uur later arriveerden Britse detectives om het appartement te doorzoeken en ontdekten dat Stern zich daar verborg. Het was de moeder van één van de “Lehi” leden die de politie per ongeluk naar Sterns schuilplaats in Tel Aviv leidde. Twee buren werden meegebracht om te getuigen van de juistheid van de huiszoeking. Nadat zij waren vertrokken, werd ook Tova Svorai meegenomen, zodat Stern alleen was met drie gewapende politieagenten. Toen, in omstandigheden die vandaag nog steeds worden betwist, werd Stern doodgeschoten.
In het “meest geheime” rapport dat door de politie aan de Britse verplichte regering werd gemaakt, stond: “Stern was … net klaar met het veters strikken van zijn schoenen toen hij plotseling naar het raam aan de overkant sprong. Hij was halverwege het raam toen hij werd neergeschoten door twee van de drie politieagenten in de kamer.” Assistent Superintendent Geoffrey J. Morton, de hoogst aanwezige politieman, schreef later in zijn memoires dat hij had gevreesd dat Stern op het punt stond een explosief tot ontploffing te brengen, zoals hij eerder had gedreigd te zullen doen als hij gevangen was genomen.
De politieversie werd verworpen door Sterns volgelingen en anderen, die geloofden dat Stern in koelen bloede was neergeschoten. Morton klaagde met succes vier uitgevers van boeken aan die beweerden dat hij Stern had vermoord, waaronder de Engelse uitgever van The Revolt, die schikte zonder overleg met de auteur, Menachem Begin, die naar de rechter wilde stappen. Lehi probeerde minstens drie keer tevergeefs Morton te vermoorden. Binyamin Gepner, een voormalig Lehi lid die in 1980 een andere politieman Stewart interviewde die aanwezig was geweest bij de dood van Stern, zei dat Stewart effectief had toegegeven dat Stern was vermoord, maar later weigerde dit te herhalen. De politieman wiens geweer op Stern gericht was totdat Morton arriveerde, Bernard Stamp, zei in een interview uit 1986 uitgezonden op Israel Radio, dat Morton’s verslag “onzin” was. Volgens Stamp, trok Morton Stern van de bank waarop hij zat, “duwde hem, draaide hem rond, en Morton schoot hem neer.” Stamp is geciteerd met de bewering dat Stern werd gedood terwijl hij ongewapend was en geen kans had om te ontsnappen.
Tova Svorai herinnerde zich in een memoires:
“Om ongeveer 9:30 werd er op de deur geklopt, een te zacht getik om de aanwezigheid van de politie aan te geven. Yair…ging de kast in, en pas toen deed ik de deur open. Voor de deur stond de ‘goede’ rechercheur Wilkins met twee mannen achter hem. Wilkins was altijd erg beleefd, te beleefd misschien. Hij vroeg me waarom ik niet naar mijn man Moshe was gegaan en of ik me geen zorgen om hem maakte. Ik zei hem dat als ik naar het ziekenhuis was gegaan, ik onmiddellijk gearresteerd zou zijn. Ze doorzochten mijn kamer… toen gingen ze naar beneden en brachten twee buren, vrouwen, zodat ze getuigen konden hebben… ze gingen naar de kast… een van de politieagenten opende die. Yair was nergens te bekennen. De politieman stak zijn linkerhand in de kast en begon te zoeken, en toen zijn hand op Yair kwam trok hij hem eruit. Op hetzelfde moment stak hij zijn rechterhand in zijn achterzak en haalde zijn pistool eruit. Ik rende tussen hem en Yair in en zei: “Niet schieten! Als je schiet, schiet je mij neer” …. in mijn onschuld dacht ik dat ik Yair’s leven had gered… hoe verkeerd ik het had. Ze lieten hem op de bank zitten…er verschenen meer rechercheurs, ze hadden handboeien en gebruikten die om Yair’s handen achter zijn rug te binden….ze vertelden me om me aan te kleden en naar beneden te gaan…ik stapte in een kleine auto…plotseling hoorde ik drie schoten.”
Zijn zoon, Yair, geboren een paar maanden na Sterns moord, is een veteraan omroepjournalist en tv-nieuwsanchor die ooit aan het hoofd stond van Israel Television. Zijn kleinzoon Shay, diende ook als een media persoonlijkheid en presentator in Israël.