Margaretha Zelle fu arrestata il 13 Febbraio 1917 nella stanza 131 dell'hotel Elysée Palace di Parigi. La polizia segreta, che ormai la spiava da tempo, l'accusò di essere l'agente doppiogiochista H 21 a servizio della Germania. Da Febbraio a Dicembre 1916 aveva infuriato sul fronte occidentale la battaglia di Verdun, che era costata la vita a 540mila soldati francesi. La donna ad appena un'ora dall'arresto fu rinchiusa nella più cupa prigione di Parigi: Saint-Lazare. Il giudice istruttore Bouchardon la interrogò per tre mesi accumulando indizi senza prove. Addirittura trasformò un contraccettivo trovato nella sua borsa in una <<soluzione nuovissima per inchiostri simpatici, atti a trasmettere atti segreti>>! Inoltre gli furono contestate delle relazioni con un addetto militare ed un colonnello tedesco che aveva conosciuto prima della guerra... Il "processo" si svolse fra il 24 e 25 Luglio in due sedute; l'accusata naturalmente si proclamò innocente. La camera di consiglio in meno di dieci minuti decretò la sentenza di morte per il reato di spionaggio. In aula ci furono applausi per i giudici ed insulti per la condannata. L'istanza per la revisione del processo e la domanda di grazia furono negate. Il 15 Ottobre la donna fu svegliata alle 05:00; in quella gelida mattina indossò un tailleur blu, scarpe leggere e guanti di capretto. Non poté portare gioielli perché erano stati messi all'asta per pagare le spese processuali. Alle 05:40 giunse alla fortezza di Vicennes; la condannata non accettò l'assistenza di un sacerdote. Davanti al plotone d'esecuzione, composto da 12 soldati armati di fucile (uno di questi aveva il colpo a salve), Margaretha rifiutò l'offerta della benda. Inoltre chiese che le mani non gli fossero legate dietro la schiena. L'ufficiale in comando accettò le sue ultime richieste: erano le 06:12. Davanti al plotone strizzò l'occhio, si portò le mani davanti alle labbra e lanciò un bacio. Dai dodici fucili puntati su di lei, partirono undici proiettili e solo due la raggiunsero; uno al ginocchio e l'altro – mortale – gli trapassò il cuore. Nonostante che non ce ne fosse bisogno, l'ufficiale volle applicare il regolamento alla lettera: le appoggiò la pistola dietro l'orecchio e gli sparò il colpo di grazia che gli sfigurò il volto. In seguito il corpo, dato che non venne reclamato, fu destinato all'esercitazioni di anatomia presso la facoltà di medicina dell'Università di Parigi. Nessuno fra gli studenti la riconobbe e così il corpo (eccetto la testa) si perse. Pierre Bouchardon, grande esperto di criminologia, morì nel 1950 all'età di 80 anni. Nel 1976 una statua di bronzo fu eretta a Leeuwarden nel centesimo anniversario della nascita di Mata Hari. Il 15 Luglio 2000 la sua testa, conservata dal 1918 nel museo di anatomia “Dumas” di Parigi, è stata trafugata. Nell'Ottobre 2001 The Mata Hari Foundation e degli avvocati olandesi hanno aperto una causa presso una corte di Parigi per ottenere un nuovo processo. A loro dire Mata Hari fu vittima di una cospirazione. Solo nel 2017 cadrà il segreto militare sulla vicenda del presunto reato di spionaggio che costò la vita a Margaretha Geertruida Zelle.