Afișe de căutare au apărut în toată țara cu un preț pe capul lui Stern. Stern se plimba din casă conspirativă în casă conspirativă din Tel Aviv, purtând un pătuț pliabil într-o valiză. Când a rămas fără ascunzători, a dormit în scările de blocuri. În cele din urmă, s-a mutat într-un apartament din Tel Aviv închiriat de Moshe și Tova Svorai, care erau membri ai Lehi. Moshe Svorai a fost prins de detectivii britanici care au făcut un raid într-un alt apartament, unde doi membri Lehi au fost împușcați mortal, iar Svorai și un alt rănit au fost spitalizați. „Contactul” lui Stern din Lehi, Hisia Shapiro, a crezut că ar fi putut fi urmărită într-o dimineață și a încetat să mai aducă mesaje. La 12 februarie 1942, ea a venit cu un ultim mesaj, din partea Haganah, care se oferea să îl găzduiască pe Stern pe toată durata războiului dacă acesta renunța la lupta împotriva britanicilor. Stern i-a dat lui Shapiro o scrisoare de răspuns prin care refuza adăpostul sigur și sugera cooperarea între Lehi și Haganah în lupta împotriva britanicilor. Câteva ore mai târziu, detectivii britanici au sosit pentru a percheziționa apartamentul și l-au descoperit pe Stern ascuns acolo. Mama unuia dintre membrii „Lehi” a fost cea care, din neatenție, i-a condus pe polițiști la ascunzătoarea lui Stern din Tel Aviv. Doi vecini au fost aduși să ateste corectitudinea percheziției. După ce au plecat, Tova Svorai a fost și ea luată, astfel încât Stern a rămas singur cu trei polițiști înarmați. Apoi, în circumstanțe care rămân disputate și astăzi, Stern a fost împușcat mortal.
În raportul „cel mai secret” întocmit de poliție către guvernul britanic obligatoriu se spunea: „Stern … tocmai terminase de încheiat șireturile la pantofi când a sărit brusc spre fereastra de vizavi. Era la jumătatea drumului pe fereastră când a fost împușcat de doi dintre cei trei polițiști aflați în cameră”. Supraintendentul adjunct Geoffrey J. Morton, cel mai mare polițist prezent, a scris mai târziu în memoriile sale că s-a temut că Stern era pe cale să declanșeze un dispozitiv exploziv, așa cum amenințase anterior că va face dacă va fi capturat.
Versiunea poliției a fost respinsă de adepții lui Stern și de alte persoane, care credeau că Stern a fost împușcat cu sânge rece. Morton a dat în judecată cu succes patru edituri de cărți care susțineau că el l-a ucis pe Stern, inclusiv editorul englez al cărții The Revolt, care a ajuns la o înțelegere fără să se consulte cu autorul, Menachem Begin, care dorea să meargă în instanță. Lehi a încercat fără succes să îl asasineze pe Morton de cel puțin trei ori. Binyamin Gepner, un fost membru Lehi care, în 1980, a intervievat un alt polițist, Stewart, care fusese prezent la moartea lui Stern, a declarat că Stewart a recunoscut efectiv că Stern a fost ucis, dar a refuzat ulterior să repete acest lucru. Polițistul a cărui armă a fost îndreptată asupra lui Stern până la sosirea lui Morton, Bernard Stamp, a declarat într-un interviu din 1986, difuzat la Radio Israel, că relatarea lui Morton a fost „o porcărie”. Potrivit lui Stamp, Morton l-a tras pe Stern de pe canapeaua pe care stătea, „l-a cam împins, l-a învârtit și Morton l-a împușcat”. Stamp a fost citat spunând că Stern a fost ucis în timp ce era neînarmat și nu avea nicio șansă de scăpare.
Tova Svorai și-a amintit într-o carte de memorii:
„În jurul orei 9:30 s-a auzit o bătaie în ușă, o bătaie prea blândă pentru a semnala prezența poliției. Yair… a intrat în dulap și abia atunci am deschis ușa. La ușă stătea „bunul” detectiv Wilkins, cu doi bărbați în spatele lui. Wilkins era întotdeauna foarte politicos, poate prea politicos. M-a întrebat de ce nu m-am dus să-l vizitez pe soțul meu Moshe și dacă nu eram îngrijorată pentru el. I-am spus că, dacă m-aș fi dus la spital, aș fi fost arestată imediat. Mi-au percheziționat camera… apoi au coborât la parter și au adus două vecine, femei, ca să aibă martori… s-au dus la dulap… unul dintre polițiști l-a deschis. Yair nu era nicăieri. Polițistul și-a băgat mâna stângă în dulap și a început să caute, iar când a dat cu mâna de Yair, l-a scos afară. În același timp, și-a băgat mâna dreaptă în buzunarul de la spate și a scos pistolul. Am fugit între el și Yair și i-am spus: „Nu trage! Dacă tragi, mă împuști pe mine”….. În inocența mea, am crezut că i-am salvat viața lui Yair… cât de mult m-am înșelat. L-au pus să se așeze pe canapea… au apărut mai mulți detectivi, aveau cătușe și le-au folosit pentru a-i lega mâinile lui Yair la spate….mi-au spus să mă îmbrac și să cobor… m-am urcat într-o mașină mică… deodată am auzit trei împușcături”.
Fiul său, Yair, născut la câteva luni după uciderea lui Stern, este un jurnalist veteran și prezentator de știri TV care a condus cândva Televiziunea Israeliană. Nepotul său, Shay, a fost, de asemenea, o personalitate media și prezentator în Israel.
.