W ramach działań odwetowych za zamordowanie przez niego funkcjonariuszy gestapo władze okupacyjne dokonały niezwłocznie masowych aresztowań, w dużym stopniu w kręgu przedwojennych oficerów Wojska Polskiego. Kolejnym etapem represji odwetowej była publiczna egzekucja na ówczesnym Placu Stodół w Zgierzu (obecnie Plac Stu Straconych w Zgierzu). 20 marca 1942 roku stracono tam 100 Polaków (96 mężczyzn i 4 kobiety), po 50 za każdego zabitego gestapowca. Wśród straconych była również żona Józefa Mierzyńskiego Joanna. On sam był poszukiwany listem gończym z nagrodą w wysokości 5000 marek.
Ponownie został aresztowany 23 maja 1942 roku w Będkowie (pow. Tomaszów Maz.) przez żandarmów z Koluszek na skutek doniesienia konfidenta, agronoma z Łaznowa, o nazwisku SajdudaZatrzymany po wojnie, lecz zmarł na gruźlicę przed rozpoczęciem procesu.. Następnego dnia został przewieziony do Łodzi. Jego proces przed Sądem Specjalnym w Łodzi miał miejsce 29 maja, a 30 maja o godz. 9.00 został stracony przez powieszenie w więzieniu przy obecnej ul. M. Kopernika 29 w ŁodziArchiwum Państwowe w Łodzi, zespół akt Sondergericht-Litzmannstadt, sygn. 9 Sd. KLs. 96/42.