12 июля 1826 г. следственная комиссия наконец завершила работу в зале Комендантского дома, осужденным зачитали «сентенцию» – обвинительное заключение и приговор. Рылеев вместе с четырьмя другими членами тайного общества, «кои по тяжести злодеяний поставлены вне разрядов и сравнения с другими», присуждены были к смертной казни четвертованием, которую царь «милостиво заменил повешением».
После вынесения приговора Николай I привлекает генерал-губернатора Голенищева-Кутузова к составлению сценария и организации казни. Днем 12 июня 1826 г. Павел Васильевич лично проводит репетицию на мешках с песком, чтобы убедиться в прочности веревок, и сам проверил прочность возведенного эшафота. Удостоверившись в крепости веревок, генерал-губернатор рекомендовал «употребить веревки потоньше, чтобы петли скорее затягивались». Тем не менее в момент казни три веревки оборвались. Пришлось вешать заново.
Приговоренных к смертной казни, закованных в тяжелые кандалы, вывели из казематов глубокой ночью и привели в домовую церковь коменданта, чтобы, как указал Николай I в Записке И.И. Дибичу, «от 3 до 4 часов могла окончиться обедня, и их можно причастить». Через Никольские ворота и деревянный мостик через Кронверкскую протоку смертников привели на территорию Кронверка, на котором заканчивалась работа по возведению помоста и виселицы.
Свидетели последних минут жизни приговоренных к повешению рассказывали, что в ожидании казни декабристы сидели на траве и тихо разговаривали. Один из охранников позже рассказывал, что «все осужденные на смерть были совершенно спокойными. Мы были бледнее преступников и дрожали так, что будут казнить нас, а не их».
Приговоренных, одетых в белые саваны, с завязанными руками, поставили на помост, под которым вырыли яму. Громко забил барабан, и из-под ног осужденных выбили скамейку. Веревки были новые и мокрые, и петли до конца не затянулись. Трое, К.Ф. Рылеев, С.И. Муравьев-Апостол и Г.Г. Каховский, сорвались, и, упав на дощатый помост, сильно расшиблись, получив при падении переломы костей ног и рваные раны на лице. Рылееву кровь из рассеченной брови заливала глаза и лицо. С трудом встав на ноги, Кондратий Федорович крикнул генералу Голенищеву-Кутузову перед вторичной казнью: «Подлый опричник, тиран! Дай же палачу свои аксельбанты, чтобы нам не умирать в третий раз».
Казнь началась снова. Во время исполнения приговора Николай I пребывал в Царском Селе, куда каждые полчаса прибывали курьеры с донесением о происходящем в Петропавловской крепости. Последней оказалась депеша царю от генерал-полковника Голенищева-Кутузова: «Экзекуция кончилась с должной тишиной и порядком как со стороны бывших в строю войск, так и со стороны зрителей, которых было немного. По неопытности наших палачей и неумению устраивать виселицы при первом разе трое, а именно: Рылеев, Каховский и Муравьев-Апостол, сорвались, но вскоре опять были повешены и получили заслуженную смерть. О чем Вашему Величеству верноподданнейше доношу».
На следующий день тела повешенных ночью тайно похоронили. Место захоронения до сих пор остается неизвестным. Существует лишь предположение, что их могила находится в северо-западной части Санкт-Петербурга, за речкой Смоленкой, неподалеку от усадебного участка, некогда принадлежащего знаменитому столичному лекарю англичанину Томасу Голидею, фамилию которого народ переделал в Голодай.
В советское время остров Голодай переименовали. Теперь он называется островом Декабристов, где якобы в июле 1826 г. по распоряжению Николая I тайно захоронили руководителей восстания К.Ф. Рылеева, П.И. Пестеля, П.Г. Каховского, М.П. Бестужева-Рюмина и СИ. Муравьева-Апостола.
25 июля 1926 г. здесь торжественно открыли памятный обелиск высотой 3 метра из черного полированного гранита, спроектированный ленинградским архитектором А. Бобровым. На лицевой стороне памятника вырублена надпись: «1826–1926. Заложен в память столетия казни декабристов П.И. Пестеля, К.Ф. Рылеева, СИ. Муравьева-Апостола, М.П. Бестужева-Рюмина, П.Г. Каховского. 13–25/19.VII.26. В.О. Райисполком».
26 декабря 1975 г. к 150-летию со дня восстания декабристов напротив главных ворот Кронверка, на угловом изломе земляного вала, окружавшего в начале XVIII столетия крепостное сооружение новой столицы, на месте казни его руководителей установили памятник из розового гранита по проекту зодчих В.А. Петрова, А.Г. Лелякова, скульпторов А.М. Игнатьева и А.Г. Демы. На лицевой стороне памятника укрепили медный медальон с рельефным изображением профилей казненных. Под медальоном на граните – надпись: «На этом месте 13/25 июня 1826 года были казнены декабристы П. Пестель, К. Рылеев, П. Каховский, С. Муравьев-Апостол, М. Бестужев-Рюмин». На другой стороне памятника выбиты строки знаменитого стихотворения А.С. Пушкина: