Tháng 5-1941, ông được bầu vào Ban Thường vụ Trung ương Đảng, sau đó được cử vào Tổng bộ Việt Minh. Ông có nhiều cống hiến quan trọng, góp phần giữ vững và phát triển lực lượng Cách mạng, trực tiếp chỉ đạo, củng cố phong trào Bắc Sơn, duy trì phát triển các đội du kích. Năm 1943, ông được ủy nhiệm cùng Xứ ủy Bắc Kỳ và Thành ủy Hà Nội củng cố các cơ sở Đảng, giữ vững và phát triển phong trào cách mạng ở Hà Nội. Tháng 8-1943, ông bị thực dân Pháp bắt tại Hà Nội và bị kết án tử hình. Trong ngục, ông luôn nêu cao khí tiết, lòng tin và tinh thần lạc quan. Ông đã dành những ngày còn lại ngắn ngủi của mình để truyền lại kinh nghiệm đấu tranh cho các đồng chí khác. Ngày 24-5-1944, ông bị thực dân Pháp xử bắn. Trước khi chết, ông hô lớn những khẩu hiệu tỏ lòng tin tưởng sắt đá vào thắng lợi cuối cùng của Cách mạng. Hoàng Văn Thụ là một chiến sĩ cộng sản kiên cường, bất khuất, đã cống hiến trọn đời mình cho sự nghiệp cách mạng của Đảng và nhân dân Việt Nam.

Vinh dự được mang tên người anh hùng cách mạng, thầy và trò trường THPT Hoàng Văn Thụ luôn ghi nhớ, biết ơn công lao to lớn  của ông. Nhân dịp kỉ niệm 79 năm ngày mất của ông, thầy và trò nhà trường đã tiến hành dâng hương, hoa tại nghĩa trang Mai Dịch, tượng đài khu vực Tương Mai và tượng đài ông trong khuôn viên nhà trường.

(Một số hình ảnh khác)