Подстрекательства к восстанию, которые он продолжал и из тюрьмы, привели к петициям от всех полков о назначении суда над Карлом. «Охвостье» выбрало 150 комиссаров (потом число их уменьшено до 135), с юристом Джоном Брэдшоу во главе, для суда над королём. Карл предстал пред этим судом, который признал его виновным, как тирана, изменника и врага отечества, и приговорил его к смерти. 30 января 1649 года Карл был обезглавлен в Уайтхолле. В предсмертной речи заявил с эшафота собравшейся толпе: «Я должен сказать вам, что ваши вольности и свободы заключены в наличии правительства, в тех законах, которые наилучшим образом обеспечивают вам жизнь и сохранность имущества. Это проистекает не из участия в управлении, которое никак вам не надлежит. Подданный и государь — это совершенно различные понятия». За несколько минут до казни Карл I продолжал отстаивать абсолютизм с той же настойчивостью, как и в годы наибольшего расцвета своего могущества.
После свершения казни палач поднял голову бывшего короля, но слова «вот голова изменника» (традиционные при казни изменников и врагов государства) не были произнесены. Современники отмечают близкое к шоковому состояние толпы. В беспрецедентном жесте уважения к бывшему главе государства, голову короля пришили обратно к телу, чтобы родственники имели возможность достойно проститься и похоронить его. Тело Карла было отвезено в Виндзор, где и было погребено 8 февраля в часовне Генриха VIII .