Страта була зроблена Шарлем Анрі Сансоном, тодішнім верховним катом Першої Французької республіки, який раніше був королівським катом при Людовіку.
Результат процесу був вирішений наперед, і 19 січня 1793 380 депутатів Конвенту проти 310 винесли королю смертний вирок. 21 січня 1793 р. в Парижі, на площі Революції 6, Людовік XVI було страчено — його обезголовили на гільйотині.
Було проведено розтин, який встановив причину смерті туберкульоз (від цієї ж хвороби померли дід, бабця, дядько та старший брат Людовіка). Як повідомляють, на тілі хлопчика було виявлено пухлини, а також сліди корости. Повідомляється, що він був надзвичайно виснажений і кістляв від недоїдання, коли його оглядали після смерті.