Никола Вапцаров е бил с леви убеждения и в началото на Втората световна война се занимава с просъветска дейност. През ноември 1940 г. по време на Соболевата акция, той заминава за Банско, където става организатор на събирането на подписи в подкрепа на съюзен договор със СССР. Малко след това в дома на Вапцарови в Банско е направен обиск и поетът е арестуван, защото у него са намерени компрометиращи материали, след което е освободен под гаранция до разглеждане на преписката от прокурора. В първите дни на юни 1941 г. Вапцаров е арестуван отново и от София е откаран и затворен в Разложкото полицейско управление във връзка с образуваното там наказателно дело по участието му в Соболевата акция. При организирания процес по реда на Закона за защита на държавата (ЗЗД) обаче го намират за невинен и той е оправдан.

Да не забравяме обаче, че в това време тече Втората Световна война. СССР е нападнат през юни 1941 г. от Германия и Вапцаров търси контакти за участие в съпротивата. Така се свързва с Цвятко Радойнов, който става ръководител на "минноподривната комисия" към ЦК (тогавашния нелегален Централен комитет) на БРП (Българската работническа партия), чиято задача е да организира извършването на саботажна дейност срещу държавните институции в България и немските войски, разположени в Царството. Никола Вапцаров е назначен за деловодител на "минноподривната комисия" и за дейността си получава средства, с които издържа семейството си, тъй като подривната организация е финансирана от СССР.

През март 1942 г. полицията извършва арести на над 750 комунисти и безпартийни нелегални. Впоследствие около 60 от тях стават подсъдими по делото, станало известно като "процес срещу ЦК на БРП". Повдигнати са им обвинения по реда на ЗЗД - за сътрудничество и помагателство на терористична група, финансирана от чужда държава във време на война, и за организиране на дейност, целяща насилствена промяна на установения държавен ред в Царство България, както и за подривна дейност срещу съюзническите немски войски. Вапцаров е арестуван на 4 март 1942 г. и след мъчения в ареста признава за нелегалната си дейност. При обиск в дома му са открити пистолет, шифровани записки, агитационни материали и други доказателства, уличаващи го в конспиративна дейност.

Процесът започва на 6 юли 1942 г. Пред съда Вапцаров се отрича от показанията си, дадени при разследването. Брат му, Борис Вапцаров също е активист на комунистическото движение в България и в процеса срещу ЦК на БРП е призован за свидетел.

Като свидетел на делото №585/ 1942 г. била призована и известната българска поетеса Елисавета Багряна. Въпреки че лично не го познавала, тя отишла на процеса, провел се на 6 юли същата година, а едва нощта преди това успяла да прочете единствената му издадена тогава стихосбирка "Моторни песни". Самата Багряна в анкетата с българския журналист Иван Сарандев споделя:

"Когато влязох вътре, председателят ме предупреди да не гледам в залата и да му отговоря на три въпроса с "да" или "не".
Първият:
- Познавате ли лично Никола Вапцаров?
Отговорих:
- Не го познавам!
Втори:
- Познавате ли неговата поезия?
- Да, познавам я! (Макар да не беше истина, защото аз се бях запознала само през нощта. Други неща не бях чела.)
Трети въпрос:
- Има ли родолюбие в неговата поезия?
- Да, има!"

На 23 юли той е осъден на смърт и още същата вечер бива разстрелян, заедно с Антон Иванов, Антон Попов, Петър Богданов, Георги Минчев, Атанас Романов на Гарнизонното стрелбище в София. Има данни за написани молби за помилването на Вапцаров от майка му и отеца, който го изповядал (били стари приятели) и представени на Борис III. Всичките биват отхвърлени.
През 1942 г., годината на неговата смърт, Вапцаров е на 33 г. Тогава има една стихосбирка, издадена със заем, изтеглен от съпругата му Бойка Димитрова. И е решил да умре - "зная свойто място във живота и напразно няма да се дам. Честно ще умра като работник" (из "Огняроинтелигентска").