在彼得里谢沃村，卓娅试图放火烧毁德军马厩。但当卓娅打算放火烧另一坐房屋的时候德国人抓住了她，并把她带到了总部。指挥员用俄语亲自审讯卓娅，但她自称塔尼娅，并拒绝回答问题。结果她双手被反绑，半裸着被四个德军士兵用皮带鞭打，但她仍然拒绝回答问题。之后她被带到一个小木屋，不久有哨兵命令她走出房子到雪地走，她光着脚，只穿着内衣。这哨兵看守卓娅从晚上10点至凌晨2点，每隔一小时，他都要将她带到外边走15到20分钟。直到下一个替班的哨兵才让她休息。

大约上午10时，他们给卓娅穿上衣服，胸前挂上“纵火犯”的木板，带到广场上的绞刑架旁。在刑场四周还有十名骑兵，一百多名德国士兵和一些军官，还有一些村民。在那里卓娅被绞死。

　卓娅的尸体在绞刑架上吊了一个月，在圣诞节期间，一个醉酒的德国士兵用刀割去了她的左乳房。为了隐瞒罪行，德军指挥员决定将卓娅埋葬。

1942年1月，彼得里谢沃村被苏联军队解放。卓娅被追授了苏联英雄称号，后被安葬在在莫斯科的新处女公墓。