黄道周果然毫无悬念地兵败被俘，押解至南京。清廷敬重黄道周博学忠义，派先前已降清的洪承畴劝降，黄道周对洪十分鄙视，作对联讥刺之：“史笔流芳，虽未成功终可法；洪恩浩荡，不能报国反成仇。”联中将史可法与洪承畴对比，洪承畴观之羞愧至极。仍然向清廷上疏请求免黄道周死刑，其时气势正盛的清廷也很高傲，不准。黄道周绝食十数日求死。这中间，他的妻子蔡玉卿来信，居然鼓励丈夫死：“忠臣有国无家，勿内顾。”意思是家里的事有我安排料理，你不用操心，以坚其志。
黄道周于南明隆武二年（1646）三月五日就义。临刑前，盥洗更衣，取纸墨，画一幅长松怪石赠人，留遗言：“蹈仁不死，履险若夷；有陨自天，舍命不渝。”即将行刑，一直跟随他的老仆痛哭不已，其情甚哀，黄道周安慰老仆说：“吾为正义而死，是为考终，汝何哀？”乃从容就刑。至东华门刑场，黄道周向南再拜，撕裂衣服，咬破手指，血书：“纲常万古，节义千秋；天地知我，家人无忧。”大呼：“天下岂有畏死黄道周哉？”
刽子手刀落，黄道周头断而身犹“兀立不仆”。敛其尸，从他的衣服里发现“大明孤臣黄道周”七个大字。
黄道周死后，家人收其遗物，得一小册，黄道周书，“自谓终于丙戌，年六十二”。可见他是知道自己生死之命的。他既知自己生死，亦知明朝生死，其所舍身奋力扛持，无非是完成士大夫的气节，将自己作为一块千古戆头，铺垫在历史的轨道下面。
一百年后，清朝乾隆皇帝为褒扬黄道周忠节，谥“忠端”，乾隆帝称赞黄道周：“不愧一代完人”。清道光四年（1824），旨准黄道周从祀孔庙——清朝已经不是一百多年前那种铁血杀戮的骠悍初创阶段了，当它步履从容，有了实力和底气的时候，胸怀和眼光使它主动地回顾历史，涵养并容纳如黄道周这样的气节之士，这才是一个王朝最强健的基因。王朝需要这种浩然之气充塞于天地之间，这不仅是自己的体面，更是自己赖以生存和延续的正能量反应堆。
应特别补充的是，黄道周的遗孀蔡玉卿，于黄道周死后，每日以书写《孝经》，缅怀其夫。今日存世有黄道周书《孝经》真迹，亦有蔡氏书《孝经》真迹。世人无不爱赏其书法，而欲详问其人其事，则今人鲜知矣。
