Ngày 13 tháng 2 năm 1917, sau khi trở lại Paris một tháng, Mata Hari bị bắt với lý do là điệp viên của Đức. Đại uý Ladou đã phủ nhận hoàn toàn việc ông đã trao nhiệm vụ cho Mata Hari. Sau 4 tháng thẩm vấn, mặc dù thiếu những bằng chứng có sức thuyết phục, toà án quân sự của Pháp vẫn tuyên án tử hình Mata Hari với tội danh làm gián điệp cho Đức và đổ lỗi cho cô là vì cô mà mười bảy tàu chiến của liên quân bị chìm, gần một sư đoàn quân bị thiệt mạng. Ngày 15 tháng 10 năm 1917, Mata Hari bị hành quyết.