Выехав на площадь Революции, Сансон встал, чтобы закрыть собой от Шарлотты гильотину. Заметив его маневр, девушка сказала: «Мне любопытно посмотреть на это сооружение, ведь я никогда не видела ничего подобного!» Когда телега подъехала к подножию эшафота, стрелки часов показывали семь. Пока солдаты оттесняли толпу, создавая преграду между зрителями и эшафотом, Шарлотта вышла из телеги и уверенным шагом поднялась на помост. Внизу со всех сторон колыхалось бескрайнее людское море, из волн которого на нее был устремлен исполненный восторженного обожания взгляд Люкса. Сансону и зрителям, стоявшим ближе, показалось, что Шарлотта хочет что-то сказать. Но тут к ней подскочил один из помощников палача и резко сдернул у нее с груди косынку, которую ей позволили сохранить и которой она прикрывала плечи. Порозовев от смущения, Шарлотта сама бросилась на роковую доску, и подручные палача немедленно привязали ее. Приготовления к казни заняли так мало времени, что Сансон не успел занять свое место возле гильотины. Не желая продлевать страдания мужественной женщины, он сделал знак помощнику, и тот привел в действие механизм. 17 июля, в семь часов с небольшим, голова Шарлотты Корде скатилась в корзину палача. В отчете о ее смерти написали: «В среду, 17 июля, Первого года Республики единой и неделимой, была казнена гражданка Корде из Кана, приговоренная к смерти за заговор и за убийство депутата Конвента патриота Марата».
Стоическое поведение Шарлотты в последние минуты жизни потрясло собравшихся на площади зрителей. «Она губит нас, но учит нас умирать!» — воскликнул, узнав о казни Шарлотты, Верньо. «Мне горько видеть, как осужденные, уподобившись Шарлотте Корде, уверенным шагом поднимаются на эшафот, выказывая непоколебимое мужество. Если бы я был общественным обвинителем, я бы приказал перед казнью делать кровопускание каждому осужденному, чтобы лишить их сил вести себя достойно», — писал позже присяжный Революционного трибунала гражданин Леруа.
Не успел Сансон подняться на эшафот, как плотник Ле-гро, весь день помогавший устанавливать гильотину, схватил голову и показал ее народу. И хотя Сансону было не привыкать к подобным зрелищам, он содрогнулся: ему показалось, что взор казненной все еще исполнен кротости и твердости духа. Не выдержав, палач отвернулся, и тотчас вокруг послышался ропот: оказалось, негодяй, поднявший голову Шарлотты, ударил ее по лицу. Потом многие говорили, что щеки несчастной покраснели от такого посмертного оскорбления. «Я видел это собственными глазами; полиция заключила подручного палача за это в тюрьму», — писал майнцский депутат Форстер. Другой депутат из Майнца, Адам Люкс, с этой минуты лелеял только одну мысль, горел только одним желанием: чтобы ему отрубили голову на той же самой гильотине, где окончила свои дни Шарлотта Корде.
В обстановке, когда грозные экзальтированные толпы санкюлотов возносили хвалы Марату и проклинали его убийцу, газета «Кроник де Пари» (Chronique de Paris) 19 июля опубликовала дерзкую для того времени заметку о казни Шарлотты Корде: «Шарлотта Корде, щедро наделенная мужеством, которым истории было угодно украсить любимых своих героев, подверглась участи преступников. Ее хладнокровие в последние минуты, быть может, еще более, чем преступление ее, увековечит ее имя для потомства. Она так спокойно и уверенно отвечала на допросе, что поразила не только зрителей, но даже видавших виды судей. Когда ей вынесли приговор, она даже пошутила, и самый пристрастный наблюдатель не мог не признать, что ее нисколько не заботит ожидающая ее участь. Она не пожелала исповедаться. Кроткая и прекрасная, она стояла в телеге, везущей ее на эшафот. Она сама положила голову на плаху. Кругом царило глубокое молчание. Палач, подняв отрубленную голову и показывая ее народу, дал ей пощечину. В ответ раздался всеобщий ропот народа: "Закон карает, но не мстит!" Голова побледнела, но не утратила своей красоты. Палач повторно поднял голову, которой не вытекшая до конца кровь еще придавала присущую природным краскам свежесть, и раздались крики: "Да здравствует нация, да здравствует республика!" И все разошлись, впечатленные страшным преступлением Шарлотты Корде, равно как и ее мужеством и красотой».