آيت الله صدر اين بار مي دانست که ديگر بر نخواهد گشت، چون وقتي ابوسعيد جنايتکار گفت: «آماده باشيد به بغداد برويم!» به آرامي گفت:
_ «من خيلي وقت است که آماده شهادتم!»
فرداي آن روز، حکومت بغداد، اقدام به دستگيري بنت الهدي کرد چون بيم داشت مبادا بنت الهدي بار ديگر مردم را به اعتراض و تظاهرات دعوت کند و رژيم را رسوا نمايد!
برزان ابراهيم، برادر ناتني صدام و رئيس سازمان امنيت کشور، در زندان از آيت الله صدر خواست که فقط چند کلمه بر ضد امام خميني و انقلاب اسلامي بنويسد، تا آزاد شود، و گرنه کشته خواهد شد! آيت الله صدر اين خواسته را رد کرد و گفت:
«من آماده شهادتم، هرگز خواسته هاي غير انساني و ضد ديني شما را قبولچ نخواهم کرد و راه من همان است که انتخاب کردم!....»
وقتي که مزدوران بعثي، از منصرف کردن آيت الله صدر و خواهرش مأيوس شدند، آن دو علوي پاک نژاد مظلوم را در روز سه شنبه 23 جمادي الاول 1400 (19 فروردين 1359) زير شکنجه به شهادت رساندند. جنازه آن دو شهيد در جوار مرقد امام علي (ع)، در آرامگاه خانوادگي «شرف الدين» به خاک سپرده شد.
امام خميني، در پيامي که به مناسبت شهادت مظلومانه آن دو شهيد داد، سوگمندانه نوشت:
«...... مرحوم آيت الله شهيد سيد محمد باقر صدر و همشيره مکرمه مظلومه او که معلمين دانش و اخلاق و مفاخر علم و ادب بود، به دست رژيم منحط بعث عراق با وضع دلخراشي به درجه رفيعه شهادت رسيده اند. شهادت ارثي است که امثال اين شخصيتهاي عزيز از مواليان خود برده اند.....