افشين يكي از افرادش را به نزد كشيش فرستاد تا بابك را شناسائي كند و نسبت به درستي پيام كشيش اطلاع يابد. كشيش به فرستاده‌ي بابك رخت طباخان پوشاند، و وقتي آن مرد سيني غذا را براي بابك و كشيش برد بابك ازكشيش پرسيد: اين مرد كيست؟ كشيش گفت: ايراني است و مدتي پيشتر مسيحي شده و به ما پيوسته در اينجا زندگي ميكند. بابك با مرد حرف زد و پرسيد اگر مسيحي شده چه ضرورتي داشته كه اينجا باشد. مرد گفت: من از اينجا زن گرفته‌ام. بابك به شوخي گفت: ازمردي پرسيدند ازكجائي؟ گفت: ازآنجا كه زن گرفته‌ام 

به‌هرحال كشيش به افشين پيام داد كه دودسته‌ي مسلح را به نقطه‌ي مشخصي بفرستد، و روزي را نيز مقرر كرد كه بابك را به بهانه‌ي شكار به آنجا خواهد بُرد. اين عمل براي آن بود كه او نميخواست بابك را در خانه‌اش تحويل مأموران افشين بدهد، زيرا ازآن ميترسيد كه بابك زنده بماند و دوباره جان بگيرد و ازاو انتقام بكشد. طبق قراري كه در پيامش به افشين داده بود، كشيش يكروز به بابك گفت: چند روزي است كه درخانه نشسته‌اي و ميدانم كه ازاين حالت دلگير و خسته‌اي. اگر تمايل داري من زميني دارم كه آهوان بسياري درآنجا يافت ميشوند، و چندتا باز شكاري نيز دارم كه گاه آنها را با خود به شكار مي‌برم. بيا فردا به شكار برويم . بابك درخلال چند روزي كه مهمان كشيش بود ازاو و اطرافيانش رفتارهاي نيكي ديده و كاملا به او اعتماد يافته بود. افشين دودسته‌ي مسلح از افراد برجسته‌اش را همراه دو افسر از خاندان ايراني سُغد به نامهاي پوزپاره و ديوداد به محلي كه كشيش تعيين كرده بود فرستاد تا كمين كنند و درلحظه‌ي مناسب برسر بابك بتازند و دستگيرش كنند. بابك در روز مقرر همراه كشيش به شكار رفت ولي خودش شكارِ پوزپاره و ديوداد گرديد. وقتي بازداشتش كردند و دستهايش را ازپشت مي‌بستند، رو به كشيش كرده به او دشنام داد و گفت: مردك! اگر پول ميخواستي من ميتوانستم بيش ازآنچه اينها به تو خواهند داد بدهمت. مطمئنم كه مرا به بهاي اندك فروخته‌اي 

روزي كه قرار بود بابك را وارد برزند (اقامتگاه افشين) كنند، افشين مردم شهر و بسياري از مردم روستاهاي دور و نزديك را در ميدانِ بزرگي در بيرون شهر در دوسو گرد آورد و ميانشان فاصله‌ي كافي گذاشت تا بابك بگذرد و همه به او بنگرند و بدانند كه كارِ بابك تمام است. ساعتي كه بابك را در زنجيرهاي گران از ميان دوصفِ مردم ميگذراندند، شيون زنان وكودكان بلند شد كه براي رهبر محبوبشان ميگريستند و برسر وسينه ميزدند. افشين با صداي بلند خطاب به زنهاي شيون‌كننده گفت: مگر شما نبوديد كه ميگفتيد بابك را دوست نداريد؟ زنان با شيون جواب دادند: او اميد ما بود و هرچه ميكرد براي ما ميكرد 

برادر بابك نيز مثل بابك نزد يكي از كشيشان پنهان شده بود. ويرا نيز آن كشيش به مأموران افشين تحويل داد

موضوع بابك چنان براي خليفه بااهميت بود كه وقتي خبر دستگيريش را شنيد جايزه‌ي بزرگي براي افشين فرستاد و به او نوشت كه هرچه زودتر ويرا به پايتخت ببرد. فرستادگان خليفه همه‌روزه به آذربايجان اعزام ميشدند تا با افشين درتماس دائم باشد و او بداند كه چه وقت و چه ساعتي افشين و بابك به پايتخت خواهند رسيد؛ و برفراز تمام بلنديهاي سرراه و دركنار جاده ديدبان گماشت تا هرگاه افشين را ببينند به يكديگر جار بزنند و همچنان اين جارها تكرار شود تا به خليفه برسد. او همه‌روزه هيئتي را همراه با هدايا و اسب و خلعت به نزدِ افشين ميفرستاد تا قدرداني از خدمت افشين را به بهترين وجهي نشان داده باشد. افشين در ديماه ٢١٦خ با شوكت و شكوه بسيار زيادي وارد پايتخت خليفه گرديده به كاخي رفت كه به خودش تعلق داشت و بابك را نيز درآن كاخ زنداني كرد. چون هوا تاريك شد و مردم به خواب رفتند، خليفه به يكي از محرمانش مأموريت داد تا بطور ناشناس به نزد بابك برود و اورا ببيند و بيايد اوصافش را به او بگويد. آن مرد چنان كرد، و افشين وي‌را بعنوان مأمور حامل آب به اطاقي برد كه بابك درآن زنداني بود. خليفه وقتي اوصاف بابك را ازاين محرم شنيد، براي اينكه بابك را ببيند و بداند اين مرد چه عظمتي است كه ٢٢ سال مبارزاتِ مداوم و خستگي‌ناپذيرش پايه‌هاي دولتِ اسلامي را به لرزه افكنده است، نيم‌شبان برخاسته رخت ساده برتن كرد و وارد خانه‌ي افشين شده بطور ناشناس وارد اطاق بابك شد و بدون آنكه حرفي بزند يا خودش را معرفي كند، دقايقي دربرابر بابك برزمين نشست و چراغ دربرابر چهره‌اش گرفته به او نگريست؛

بامداد روز ديگر خليفه با بزرگان دربارش مشورت كرد كه چگونه بابك را درشهر بگرداند و به مردم نشان بدهد تا همه بتوانند ويرا ببينند. بنا بر نظر يكي از درباريان قرار برآن شد كه ويرا سوار بر پيلي كرده در شهر بگردانند. پيل را با حنا رنگ كردند و نقش و نگار برآن زدند؛ و بابك را در رختي زنانه و بسيار زننده و تحقيركننده برآن نشاندند و درشهر به گردش درآوردند. پس ازآن مراسم اعدام بابك با سروصداي بسيار زياد با حضور شخص خليفه برفراز سكوي مخصوصي كه براي اين كار دربيرون شهر تهيه شده بود، برگزار شد. براي آنكه همه‌ي مردم بشنوند كه اكنون دژخيم به بابك نزديك ميشود و دقايقي ديگر بابك اعدام خواهد شد، چندين جارچي در اطراف و اكناف با صداي بلند بانگ ميزدند نَوَد نَوَد اين اسمِ دژخيم بود و همه اورا ميشناختند

ابن الجوزي مينويسد كه وقتي بابك را براي اعدام بردند خليفه دركنارش نشست و به او گفت: تو كه اينهمه استواري نشان ميدادي اكنون خواهيم ديد كه طاقتت دربرابر مرگ چند است! بابك گفت: خواهيد ديد. چون يك دست بابك را به شمشير زدند، بابك با خوني كه از بازويش فوران ميكرد صورتش را رنگين كرد. خليفه ازاوپرسيد: چرا چنين كردي؟ بابك گفت: وقتي دستهايم را قطع كنند خونهاي بدنم خارج ميشود و چهره‌ام زرد ميشود، و تو خواهي پنداشت كه رنگ رويم از ترسِ مرگ زرد شده است. چهره‌ام را خونين كردم تا زرديش ديده نشود

به این ترتیب دستها و پاهاي بابك را بریدند . چون بابك برزمين درغلتيد، خليفه دستور داد شكمش را بدرد. پس از ساعاتي كه اين حالت بربابك گذشت، دستور داد سرش را از تن جدا كند. پس ازآن چوبه‌ي داري در ميدان شهر سامرا افراشتند و لاشه‌ي بابك را بردار زدند، و سرش را خليفه به خراسان فرستاد

آخرین گفتار بابک ( به نوشته کتاب حماسه بابک اثر نادعلی همدانی ) چنین بوده است

تو این معتصم خیال مکن که با کشتن من فریاد استقلال طلبی ایرانیان را خاموش خواهی کرد . نه ! این حماقت است اگر فکر کنی چون افشین وطن فروش را با زر خریده ای میتوانی ایرانیان را اسیر کنی . من مبارزه ای را آغاز کرده ام که ادامه خواهد داشت 

من لرزه ای بر ارکان حکومت عرب انداخته ام که دیر یا زود آن را سرنگون خواهد نمود . تو اکنون که مرا تکه تکه میکنی هزاران بابک در شمال و شرق و غرب ایران ظهور خواهد کرد و قدرت پوشالی شما پاسداران جهل و ستم را از میان بر خواهد داشت ! این را بدان که ایرانی هرگز زیر بار زور و ستم نخواهد رفت و سلطه بیگانگان را تحمل نخواهد کرد 

من درسی به جوانان ایران داده ام که هرگز آنرا فراموش نخواهند کرد . من مردانگی و درس مبارزه را به جوانان ایران آموختم و هم اکنون که جلاد تو شمشیرش را برای بریدن دست و پاهای من تیز میکند صدها ایرانی با خون بجوش آمده آماده طغیان هستند 

مازیار هنوز مبارزه میکند و صدها بابک و مازیار دیگر آماده اند تا مردانه برخیزند و میهن گرامی را از دست متجاوزان و یوغ اعراب بدوی و مردم فریب برهانند

 اما تو ای افشین . . . در انتظار روزی باش که همین معتصمی را که امروز مانند سگانی در برابرش زانو میزنی و وطن ات را برای او فروختی در همین تالار و روی همین سفره سرت را از بدن جدا کند

مردی که به مادر خود ( میهن ) خیانت کند در نزد دیگران قربی نخواهد داشت و هیچکس به فرد خود فروخته اعتماد نخواهد کرد 

 و بدینسان نخست دست چپ بابک بریده شد و سپس دست راست او و بعد پاهایش و در نهایت دو خنجر در میان دنده هایش فرو رفت و آخرین سخنی که بابک با فریادی بلند بر زبان آورد این بود :

" پاینده ایران "

روز اعدام بابک خرمدین و تکه تکه کردن بدنش در تاریخ 2 صفر سال 223 هجری قمری انجام گرفت که مسعودی در کتاب مشهور مروج الذهب این تاریخ را برای ایرانیان بسیار مهم دانسته است 

اعدام بابك چنان واقعه‌ي مهمي تلقي شد كه محل اعدامش تا چند قرن ديگر بنام خشبه‌ي بابك یعنی چوبه‌ي دار بابك در شهرِ سامرا كه در زمان اعدام بابك پايتخت دولت عباسي بود شهرت همگاني داشت و يكي از نقاط مهم و ديدني شهر تلقي ميشد

برادر بابك يعني آذين را نيز خليفه به بغداد فرستاد و به نايبش در بغداد دستور نوشت كه اورا مثل بابك اعدام كند. طبري مينويسد كه وقتي دژخيمْ دستها و پاهاي برادر بابك را مي‌بُريد، او نه واكنشي از خودش بروز ميداد و نه فريادي برمي‌آورد. جسد اين مرد را نيز در بغداد بردار كردند

بدين ترتيب كار بابك پس از ٢٢ سال پيروزي پي‌درپي و وارد آوردن شش شكست بزرگ بر شش‌تا از بهترين فرماندهان ارتش عباسي، و پس از اميدهاي فراواني كه روستائيان ايران به او بسته بودند، با توطئه‌ي نماينده‌ي عيسا مسيح و یک شاهزاده خائن ایرانی به پايان رسيد . تاريخ بداند كه مدعيان توليت دين در هردين و مذهبي دشمن توده‌هاي تحت ستم و همدست زورمندانند، و اين امر منحصر به متوليان يك دين خاص نيست، بلكه كشيشان مسيحي نيز با همه‌ي مدعاهائي كه ارائه ميكنند...