লুইকে আনুষ্ঠানিকভাবে গ্রেফতার করা হয় ১৩ আগস্ট ১৭৯২ সালে এবং টেম্পল, প্যারিসে একটি দুর্গ যাকে কারাগার হিসেবে ব্যবহার করা হত সেখানে পাঠান হয়। ২১ সেপ্টেম্বরে, জাতীয় এসেম্বলি ফ্রান্সকে প্রজাতন্ত্র হিসেবে ঘোষণা করে এবং রাজতন্ত্র বিলুপ্ত করে। লুইকে তার সকল পদবী এবং সম্মান থেকে বিচ্যুত করা হয়, এবং আজ পর্যন্ত "Citoyen Louis Capet" নামে পরিচিত।

জিরোন্ডিনেরা পদচ্যুত রাজাকে গ্রেফতার করে রাখার পক্ষে ছিল, জিম্মি এবং ভবিষ্যতের জন্যে জামিন হিসেবে। প্রজাসভার সদস্যরা এবং সবচেয়ে মৌলিক সহকারীরা, যারা শীঘ্রই দ্যা মাউন্টেইন বলে পরিচিত দল গঠন করবে, লুইয়ের তাৎক্ষনিক মৃত্যুদণ্ডের জন্যে তর্ক করে। অনেক সহকারীদের আইনি পটভূমি তাদের মধ্যে অনেককেই যথাযথ আইনি পদক্ষেপ ব্যাতিত মৃত্যুদণ্ড মেনে নেওয়াটা কঠিন করে তোলে, এবং ভোটে ঠিক করা হয় যে পদচ্যুত রাজাকে জাতীয় সম্মেলনের সামনে, সেই অঙ্গ সার্বভৌম জনগণের প্রতিনিধিরা যেখানে বসেন, বিচার করা হবে। অনেক উপায়ে, প্রাক্তন রাজার বিচার বিপ্লবের দ্বারা রাজতন্ত্রের বিচারের প্রতিনিধিত্ব করে। এটাকে এভাবে দেখা হয় যে একজনের মৃত্যুর মাধ্যমে আরেকজনের জীবন আসছে। মিশেলেত বলেন যে প্রাক্তন রাজার মৃত্যু সুখের উপায় হিসেবে সহিংসতাকে গ্রহণ করার দিকে নিয়ে যাবে। তিনি বলেন, "যদি আমরা এই প্রস্তাব মেনে নেই যে একজন মানুষকে বহুর সুখের জন্যে বলি দেওয়া যায়, শীঘ্রই এটি প্রদরশিত হবে যে দুই বা তিন বা আরও অনেককে বহুর সুখের জন্যে বলি দেওয়া যাবে। অল্প অল্প করে, আমরা বহুর সুখের কারণ খুঁজে পাব, এবং আমরা একে একটি দর- কষাকষি হিসেবে ভাবব।"

দুটি ঘটনা ষোড়শ লুইয়ের বিচারের দিকে নিয়ে যায়। প্রথমত, ১৭৯২-এর ২২ সেপ্টেম্বরের ভালমি'র যুদ্ধের পর, জেনারেল দুমউরিয়েজ ফ্রান্স ত্যাগ করা প্রুশিয়দের সাথে মধ্যস্থতা করেন। আক্রমণকারী বাহিনীর কাছে লুইকে আর জিম্মি বা মুক্তিপণ হিসেবে বিবেচনা করা যজায়নি। দ্বিতীয়ত, ১৭৯২-এর নভেম্বরে, টুইলেরিয়েস প্রাসাদে "" (লোহার সিন্দুক)-এর ঘটনা ঘটে, যখন রাজার শয়নকক্ষে সন্দেহজনক কাগজপত্র এবং চিঠিপত্র ভর্তি গোপন সিন্দুকের কথা ভার্সাইয়ের তালার মিস্ত্রী ফ্রাঙ্কোয়া গ্যামেইন যিনি এটি স্থাপন করেছিলেন তার খবর প্রকাশ করেন। গেমেইন ২০ নভেম্বর প্যারিসে যান এবনহ জিনে- মেরি রোল্যান্ড, ইন্টেরিয়রের জিরোন্ডিস্ট মন্ত্রীকে বলেন, যিনি তা খোলার নির্দেশ দেন। পরিণতিতে কলঙ্কটি রাজার সুনামহানি ঘটায়। এই দুই ঘটনার পরে জিরোন্ডিনেরা রাজাকে আর বিচার থেকে দূরে রাখতে পারেননি।

১১ ডিসেম্বর, জনবহুল এবং নীরব সড়ক দিয়ে, পদচ্যুত রাজাকে টেম্পল থেকে নিয়ে আসা হয় সম্মেলনের সামনে, উচ্চ রাজদ্রোহ এবং রাষ্ট্রের বিরুদ্ধে অপরাধের অভিযোগে। ২৬ ডিসেম্বর, তার উপদেষ্টা, রেমন্ড দেসেজ, ফ্রাঙ্কোয়া ট্রঞ্চেট এবং মেলশেরবেসের সহযোগিতায় অভিযোগগুলোর বিরুদ্ধে লুইয়ের প্রতিক্রিয়া প্রচার করেন। বিচার শুরু হওয়া এবং লুই কাঠগড়ায় ওঠার আগে, তিনি তার আইনজীবীদের কাছে বলেন যে তিনি জানেন যে তাকে দোষী সাব্যস্ত করা হবে এবং হত্যা করা হবে, কিন্তু এমনভাবে প্রস্তুত এবং আচরণ করা হবে যাতে তারা জিততে পারে। তিনি রায় নির্ধারিত হওয়ার আগে হাল ছেড়ে দেন এবং তার ভাগ্যকে মেনে নেন, কিন্তু তার জনগণের কাছে একজন ভাল রাজা হিসেবে স্মরণে থাকার জন্যে তিনি লড়াই করতে প্রস্তুত ছিলেন।

সম্মেলন তিনটি প্রশ্নে ভোট নেবেঃ প্রথমত, লুই দোষী কিনা; দ্বিতীয়ত, সিদ্ধান্ত যাই হোক না কেন, জনগণের কাছে আপীল করা হবে কিনা; এবং তৃতীয়ত, যদি লুই দোষী সাব্যস্ত হন, তার শাস্তি কি হবে? প্রতিটি প্রশ্নের ক্রমধারা জিরন্ডিন এবং মাউন্টেনদের মধ্যে জ্যাকবিন আন্দোলনের একটি সমঝোতা ছিল; তাদের কেউই সন্তুষ্ট ছিল না কিন্তু উভয়েই মেনে নেয়। 

১৭৯২ সালের ১৫ জানুয়ারি, ৭২১ সহকারী সম্বলিত সম্মেলন, রায় নিয়ে ভোট দেয়। আক্রমণকারীদের সাথে লুইয়ের সাজশের অভিভূতকারী প্রদত্ত প্রমাণের সাপেক্ষে, এটি আগেই জানা একটি ফলাফল ছিল- ৬৯৩ জন সহকারী দোষী ভোট দেন, মুক্তির পক্ষে একজনও ভোট দেন না, সাথে ২৩ জন ভোট দেওয়া থেকে বিরত থাকেন। পরেরদিন, প্রাক্তন রাজার ভাগ্য নির্ধারণের জন্যে একটি রোল-কল ভোট গ্রহণ করা হয়, এবং এমন একটি নাটকীয় সিদ্ধান্তের জন্যে ফলাফলটি অস্বাচ্ছন্দ্যকরভাবে কাছাকাছি ছিল। সহকারীদের ২৮৮ জন মৃত্যুর বিপক্ষে এবং অন্য কোন বিকল্পের জন্যে, প্রধানত কোন ধরনের কারাবাস অথবা নির্বাসনের জন্যে ভোট দেন। ৭২ জন সহকারী মৃত্যুদণ্ডের পক্ষে কিন্তু বেশ কিছু সংখ্যক বিলম্বিত শর্ত এবং বর্জনের অধীনে ভোট দেন। ভোট সঙ্ঘটিত হতে মোট ৩৬ ঘণ্টা লাগে। ৩৬১ জন সহকারী লুইয়ের তাৎক্ষনিক মৃত্যুদণ্ডের পক্ষে ভোট দেন। লুই মৃত্যুদণ্ডে দণ্ডিত করা হয় এক ভোটের সংখ্যাগরিষ্ঠে। ফিলিপে এগ্যালিটে, অরলিয়েন্সের প্রাক্তন ডিউক এবং লুইয়ের কাজিন, লুইয়ের মৃত্যুদণ্ডের পক্ষে ভোট দেন, ফরাসী শাসকদের ভবিষ্যৎ তিক্ততার এক কারণ ছিল এটি; তিনি নিজেও একই ফাঁসির কাঠে, "Place de la Révolution", গিলোটিনে মৃত্যুবরণ করবেন, সেই বছর শেষ হওয়ার আগেই, ৬ নভেম্বর ১৭৯৩ সালে।

পরেরদিন, ষোড়শ লুইয়ের মৃত্যুদণ্ড মওকুফ করার একটি প্রস্তাব ভোটে বাতিল হয়ঃ সহকারীদের ৩১০ জন ক্ষমার অনুরোধ করেন, কিন্তু ৩৮০ জন ভোট করেন মৃত্যুদণ্ড তাৎক্ষনিকভাবে কার্যকর করার পক্ষে। এই সিদ্ধান্ত চূড়ান্ত হবে। মেলশেরবেস লুইকে সংবাদটি দিতে এবগ তিক্ততার সাথে রায় নিয়ে শোক প্রকাশ করতে চান, কিন্তু লুই তাকে বলেন যে তিনি তার সাথে আরও আনন্দের এক জীবনে দেখা করবেন এবং তার মত বন্ধুকে পেছনে ফেলে যাওয়াকে আফসোস করবেন। লুই তাকে যে সর্বশেষ কথাটি বলেন তা হল যে তিনি তার অশ্রুসংবরণ করতে চান কারণ সকল চোখ তার ওপরে থাকবে।
সোমবার, ২১ জানুয়ারি ১৭৯৩ সালে, ষোড়শ লুই'এর, ৩৮ বছর বয়সে, বিপ্লবের স্থানে গিলোটিন দ্বারা শিরচ্ছেদ করা হয়। ষোড়শ লুই যখন ফাঁসির মঞ্চে ওঠেন, তাকে সম্মানিত এবং নিরুপায় মনে হয়। তিনি একটি ছোট ভাষণ দেন যাতে তিনি তাদের ক্ষমা করেন "... যারা আমার মৃত্যুর কারণ..."। তারপর তিনি তার বিরুদ্ধে আনা অভিযোগের বিরুদ্ধে নিজেকে নির্দোষ ঘোষণা করেন, এই প্রার্থনা করে যে তার রক্ত যেন ফ্রান্সের ওপরে না পড়ে। অনেকের বিবরণ অনুযায়ী ষোড়শ লুই আরও কিছু বলতে চেয়েছিলেন, কিন্তু অ্যান্টয়েন জোসেফ স্যান্টেরে, ন্যাশনাল গার্ডের একজন জেনারেল, ড্রাম বাজানোর নির্দেশ দিয়ে ভাষণটি থামিয়ে দেন। তারপর দ্রুত প্রাক্তন রাজার শিরচ্ছেদ করা হয়। লুইয়ের শিরচ্ছেদের কিছু বর্ণনা ইঙ্গিত করে যে ব্লেডটি প্রথমবার তার ঘাড় পুরোপুরি কাটতে পারেনি। ব্লেড পরার পরে লুইয়ের রক্ত- জমাট করা এক চিৎকারের বর্ণনাও আছে কিন্তু যা ঘটার সম্ভাবনা কম, যেহেতু ব্লেড লুইয়ের মেরুদণ্ড ছিন্ন করে দিয়েছিল। জল্লাদ, চার্লস হেনরি স্যানসন, সাক্ষ্য দেন যে প্রাক্তন রাজা সাহসিকতার সাথে মৃত্যুকে বরণ করেন।

তার মৃত্যুদণ্ডের ঠিক পরপরই, ষোড়শ লুইয়ের মৃতদেহ একটি ঘোড়ার গাড়িতে করে পার্শ্ববর্তী ম্যাডেলেইন গোরস্থানে নিয়ে যাওয়া হয়, রু দে-আঞ্জু-তে অবস্থিত, যেখানে বিপ্লবের স্থানে গিলোটিনে মৃতদের গণকবর দেওয়া হত। তাকে কবর দেওয়ার আগে, ম্যাডেলেইন গির্জায় (১৭৯৯ সালে ধ্বংসপ্রাপ্ত) দুইজন পাদ্রী যারা পাদ্রীদের বেসামরিক সংবিধানের কাছে আনুগত্য স্বীকার করেছেন তাদের দ্বারা একটি সংক্ষিপ্ত ধর্মীয় অনুষ্ঠান করা হয়। এর পরে, ষোড়শ লুইকে, তার ছিন্ন মস্তক তার দুই পায়ের ফাকে রেখে, তার দেহের ওপরে কলিচুন দিয়ে, একটি চিহ্নহীন কবরে দাফন করা হয়। ম্যাডেলেইন গোরস্থান ১৭৯৪ সালে বন্ধ করে দেওয়া হয়। ১৮১৫ সালে অষ্টাদশ লুই তার ভাই ষোড়শ লুই এবং ভাবি মেরি-অ্যান্টোয়নেটের দেহাবশিস্ট ফ্রান্সের রাজা-রানীদের রাজকীয় কবরস্থান, ব্যাসিলিকা অফ সেইন্ট ডেনিস-এ, স্থানান্তর করে কবর দেন। ১৮১৬ থেকে ১৮২৬-এর মধ্যে, একটি স্মারক, "," সাবেক কবরস্থান এবং গির্জার স্থানে নির্মাণ করা হয়।

যখন লুইয়ের রক্ত মাটিতে পড়ছিল, কয়েকজন দর্শক সামনে এগিয়ে আসেন তাদের রুমাল এতে ভেজানোর জন্যে। ষোড়শ লুইয়ের শিরচ্ছেদের রক্ত বলে অনুমিত এবং তার পূর্বপুরুষ, ফ্রান্সের চতুর্থ হেনরি-এর মমিকৃত মাথা বলে মনে করা একটি নমুনা থেকে উৎসারিত টিস্যুকলার মধ্যে ডিএনএ তুলনার পরে এই বর্ণনাটি ২০১২ সালে সত্য বলে প্রমাণিত হয়। রক্তটির নমুনা ফরাসী বিপ্লবের নায়কদের সম্মানের জন্য খোঁদাই করা একটি স্কোয়াশ লাউ থেকে নেওয়া হয়, যাতে কিংবদন্তী অনুযায়ী, লুইয়ের রক্তে ডোবান রুমালগুলোর একটি রাখা ছিল।

উত্তরাধিকার
কারাবাস, ফাঁসি ও দাফন, ১৭৯২–১৭৯৩
ভারেনেসে পলায়ন (১৭৯১)
ফ্রান্সের পরম শাসক, ১৭৭৪–১৭৮৯