1948年4月22日，由于叛徒出卖，陈然在家中赶印第二十三期《挺进报》时，被国民党特务逮捕。他先被囚禁于渣滓洞，后来又被转到军统白公馆监狱。国民党特务对他使尽了种种酷刑，但他坚贞不屈，严守党的秘密，表现了一个共产党人大无畏的英雄气概。
到白公馆监狱不久，陈然和狱中党组织取得了联系。他凭着记忆，将人民解放战争胜利的消息写在一张小小的香烟包装纸上，小纸片顺着一个秘密孔道，从一个难友手中传到另一个难友手中，被称为“狱中《挺进报》”。与此同时，重庆地下党组织也通过各种方式，将一条条振奋人心的消息传到狱中。
新中国成立的消息传到监狱时，陈然和难友们抑制不住激动的心情，亲手缝制了一面五星红旗，还齐声高唱：“起来，不愿做奴隶的人们，把我们的血肉筑成我们新的长城.......”
1949年10月28日，陈然被国民党特务公开杀害于重庆大坪刑场，牺牲时年仅26岁。行刑时，陈然高呼口号，身中数枪，屹立不倒，令刽子手胆战心惊。他以自己的生命履行了对党的庄严誓言：“只要还有一口气，就要为革命斗争到底。”