慈禧看罢寇连材的奏折，顿时大怒，立即将寇连材召来审问。慈禧认为寇连材只是一位太监，不可能写出如此有见地的奏折，必定有人背后指使，便厉声说：“你上的奏折，是自己所写，还是受人指示所写？”
“是奴才自己所写。”寇连材回答说。
慈禧不相信，让寇连材当场将奏文背诵一遍，寇果然全部背诵上来，再看奏折上有许多错别字，个别语句也不通顺，慈禧才相信奏折确为寇连材所写。
慈禧恶狠狠地说：“本朝成例，内监不得预政，预政者斩，你知道吗？”
“奴才知道。奴才若怕死，也就不上奏折了。”寇连材毫不犹豫地回答说。
“既然如此，你就莫要怪我太心狠了。”慈禧说着，当即传旨将寇连材囚禁在内务府慎刑司，听候发落。
二月十七日，慈禧召见内务府大臣、工部尚书怀塔布，下旨将寇连材由内务府交刑部立即正法。怀塔布急忙为寇连材求情。慈禧不为所动，怀塔布也无可奈何。
当天中午，寇连材被送交刑部处斩。临刑时，寇连材神色镇静，只见他整了整衣冠和襟领，朝宫殿拜了九拜，然后从容赴义。
在南城菜市口刑场，他大义凛然，把自己佩戴的一块玉佩及金表赠给来送行的同事，又把手上戴着的一只碧玉戒指摘下来赠给刽子手，微笑着说：“费心从速！”随后从容就死，神色不变。在场的人，无不为他伤心落泪，哭泣声连成一片。这一年他才仅仅18岁。
寇连材就义时，旁观者如山如海。无不为他舍身取义的精神所感动，许多人泣不成声。与寇连材就义的同一天，朝廷名士文廷式以私通太监被革职回故籍萍乡，时人做联语曰：“寇太监从容临菜市，文学士驱逐返萍乡”，被京中人士传颂一时。后来，人们为了纪念寇连材，在京西百花山修建寇公祠，每逢他的忌辰都举行祭奠。
寇连材虽没有多少文化，对国家大事未必有多么透彻的了解，但他深处阴暗腐败的宫廷，没有同流合污，没有以生活优裕而沾沾自喜，而是忧国忧民，怀着一腔正气，这是难能可贵的。