Tema viimastest kuudest ja märtüüriumist on kirjutatud:
17. ja 24. novembril 1918 võttis piiskop Platon osa Eesti Maapäeva tööst Tallinnas. Peale jõule oli piiskopil plaan Riiga sõita, kuid teel sinna haigestus ta kopsupõletikku ning jäi Tartusse. 21. detsembril vallutas Punaarmee Tartu. Tartlased pidasid sellest olenemata ikka jõulusid.
29. detsembril keelasid enamlased usutalituste pidamine. Vana-aasta õhtul peeti Tartu Peetri kirikus esimene kommunistlik "teenistus". Orelil mängiti Marseljeesi, kantsel oli kaetud punalippudega ja kommunistide haridusminister Artur Vallner pidas sealt kõne, milles ütles: "Kõik, mis siit kantslist enne on öeldud, oli vale."
Sellises olukorras otsustasid õigeusu, protestandi, katoliku ja juudi vaimulikkond koos tegutseda. Moodustati delegatsioon, mille piiskop võttis vastu haigevoodis lamades. Arutati kujunenud olukorda ja käitumist selles. Piiskop ütles: "Meid saab ainult puhta jõu läbi alistada... Me teenime kirikut ja oma kogudusi. Kui peaks ootama väljasaatmine, või surm, ei tohi me ikkagi alla anda."
2. jaanuaril 1919 vangistati piiskop koos oma ülemdiakon Doriniga. Enamlased rõõmustasid, et nii kõrge vaimuliku olid kätte saanud. Nii algas piiskopi 12-päevane vangipõli, mis lõppes märtrisurmaga. Kuna piiskop eitas kõiki süüdistusi ja keeldus ülekuulamisprotokollile alla kirjutamast, viidi ta Kompanii tänav 5 asuvasse Krediidipanga keldrisse, mida enamlased vanglana kasutasid. Oma vangistuse ajal julgustas ja lohutas piiskop teisi vange. Vanglas sunniti piiskoppi paljaste kätega vangide väljakäiku puhastama.
14. jaanuaril 1919 umbes kell 10 kutsus üks komissar piiskop Platoni välja. Mõne aja pärast kõlasid lasud. Siis kutsuti välja ülempreestrid Pühad Mihhail Bleive ja Nikolai Bežanitski. Vangid viidi keldrisse ja tapeti Eesti Töörahva Kommuuni Tartumaa kontrrevolutsiooni vastu võitlemise komisjoni korraldusel. Üks pealtnägija kuulis, kuidas piiskop Platonit peksti ja piinati, kuid tema suust ei tulnud ainsatki karjet. Peale õigeusu vaimulike tapeti seal veel luteri pastorid Traugott Hahn ja Moritz Wilhelm Paul Schwartz koos 14 Tartu auväärse kodanikuga. Tapmised lõpetas Julius Kuperjanovi juhitud Eesti vägede saabumine linna. Vangla uksed avati, ning hüüti: "Te olete vabad!."
Arstlik ja kohtumeditsiinlik ekspertiis tuvastas, et piiskop Platonil oli seitse täägihaava. Rinda oli lastud kuule, üks ka läbi vasaku õla ja üks paremasse silma. Kolju tagaosa oli sisse pekstud. Enne tapmist oli teda piinatud.
Piiskop Platon maeti 18. jaanuaril Tartu Jumalaema kirikusse. Eesti valitsus andis aga korralduse tuua surnukeha pealinna. Nii peetigi Tallinna Issandamuutmise kirikus riiklikud matused. Rahva nõudmisel ei maetud kirstu enne järgmist pühapäeva. Lõpmata voolas rahvast piiskop Platoni sarga juurest mööda, näidates oma austust. 1931 pandi Tallinna Issandamuutmise kiriku ette Piiskop Platoni büst, mille autoriks on Amandus Adamson. Piiskop Platoni haud on püsinud tänini Issandamuutmise peakirikus. Kõigile Eesti õigeusklikele on see püha paik. Tartus, endise Krediidipanga keldris asub mälestuskabel, välisseinal aga Paul Kulbuschi mälestusele pühendatud bareljeef.
