10月中旬，党中央派王一飞和长江局书记罗亦农前往长沙，负责改组中共湖南省委，并任命王一飞为中共湖南省委书记。湖南，其时刚刚经历了“马日事变”和秋收暴动的两次失败，革命处于低潮。曾与王一飞在一起工作的刘英回忆说:“在准备‘灰日暴动’的日子里，一飞同志亲自积极组织联系，到处奔忙，辛苦万分，但他精神饱满，意气风发，并经常不断地鼓励我们。不料，时机不密，未到暴动之时，就被敌人发觉，在敌人森严的警卫下，暴动未能实现。以后白色恐怖更加厉害，敌人大肆搜捕，残酷镇压。组织遭破坏，许多同志的住处被搜查，有的同志被捕而牺牲。一飞同志是外省人，口音不同，更容易引起敌探注意，不久终于被捕。我们听到这一消息，都焦急如焚，也曾千方百计设法营救。先是派同志探监，当时正是严冬腊月，见一飞同志穿得很单薄，就对他说:‘下次我们给你送棉被和衣服来。’他再三拒绝说:‘我不需要什么，再不要来看我了。’一飞同志在敌人的魔掌下，自知绝无生还的可能，因此不愿给同志们带来牵累。”

    王一飞到湖南不久，就与妻子商量把孩子从上虞接到湖南去，这样既能让全家团圆，同时更有利于掩护我党地下工作的开展。党组织派遣同志接陆缀雯一起到湖南去，但到了汉口，已经得到起义失败、王一飞被捕的消息。1928年1月18日，王一飞英勇就义，牺牲时年仅29岁。王一飞牺牲后，没有留下任何财产，只给妻子留下两人合拍的照片和两人往来的51封书信。