Przez okres uwięzienia nie rozstawał się ze strojem kapłańskim, brewiarzem i różańcem. Był za to bity i torturowany, w protokole ekshumacji z 1946 stwierdzono, iż wybito mu wszystkie przednie zęby.
Śmierć Według relacji ocalałych współwięźniów, ksiądz Zygmunt Sajna również na Pawiaku pełnił posługę kapłana, m.in. spowiadał, a także udzielał komunii, korzystając z przemycanych z zewnątrz komunikantów. Dnia 17 września 1940 księdza Zygmunta Sajnę wraz z grupą ok. 200 osób rozstrzelano w masowej egzekucji w Palmirach. Zamordowano go w ramach akcji AB, mającej na celu eksterminację polskiej inteligencji. Według relacji obserwującego z ukrycia egzekucję gajowego Herbańskiego, będący w grupie skazańców kapłan błogosławił swych towarzyszy znakiem krzyża i przemawiał do nich. W 1946 podczas ekshumacji zwłoki księdza Zygmunta Sajny rozpoznała jego siostra, Maria Zyta Sajna. Został pochowany wraz z innymi we wspólnej mogile.