Mimo swej głębokiej religijności i słania listów do papieża Piusa IX z prośbą o apostolskie błogosławieństwo, sprzeciwiał się wysyłaniu do Rzymu funduszów, które miały przyspieszyć kanonizację błogosławionego Jozafata Kuncewicza.

Śmierć Traugutt został aresztowany przez rosyjską policję w nocy z 10 na 11 kwietnia 1864 o 2. nad ranem w swojej warszawskiej kwaterze w mieszkaniu Heleny Kirkorowej (wydany przez Artura Goldmana). Początkowo przetrzymywany był na Pawiaku, a później więziono go w X Pawilonie Cytadeli Warszawskiej. Próbowano wydobyć z niego informacje dotyczące dowództwa powstania, jednak Traugutt nie wydał nikogo. W czasie jednego z przesłuchań miał wypowiedzieć słynne zdanie:

Idea narodowości jest tak potężną i czyni tak wielkie postępy w Europie, że ją nic nie pokona.

19 lipca Audytoriat Polowy wydał wyrok. Traugutt został zdegradowany i skazany na karę śmierci. Wyrok wykonano przez powieszenieGazeta.pl. w okolicy Cytadeli Warszawskiej 5 sierpnia 1864 w obecnym Parku Traugutta koło Fortu Legionów o 10 rano. Ostatnim gestem przed śmiercią było ucałowanie krzyża, podczas gdy zebrany trzydziestotysięczny tłum śpiewał pieśń Święty Boże.