1927年4月，蒋介石在上海公开叛变革命，浙江宁波的国民党反动派开始疯狂地搜捕共产党员、共青团员、国民党左派人士和工农革命分子，整个宁波地区笼罩在白色恐怖之中。杨眉山、王鲲等中共宁波地委重要领导人被捕，王家谟接到联络员“众家妈妈”——陈馥老太太的通知后，立即召开秘密会议研究对策，设法营救被捕同志，并写了“坚如钢铁，重似泰山”的小纸条，用锡纸包好，塞进烧好的鱼的嘴里，托“众家妈妈”送到狱中，鼓励狱中同志坚持斗争。同时，王家谟又冒着生命危险去各县了解情况，整顿恢复党的组织。

10月，浙江省委贯彻党的八七会议精神，决定发动各地农民举行秋收起义，确定王家谟为“浙东暴动委员会”主任委员。他在《浙东暴动计划》中强调：“至少要造成一个‘大骚乱’的局面，给蒋介石反革命的黑暗统治以致命的打击。”同月，中共浙江省委任命周定和郑敬衡为省委特派员，协助王家谟组织实施《浙东暴动计划》。

11月上旬，国民党特务破获了在杭州的省委机关，并搜去了《浙东暴动计划》和各地领导暴动的人员名单，国民党浙江当局派出大批特务，指名搜捕王家谟、周定等暴动领导人。当时，王家谟在路上不知此变，仍按原计划于11月12日乘船至温州。周定也不知道杭州出事的情况，当他根据事先约定到温州东门高殿下蔡万兴客栈与王家谟、郑敬衡接头时，被国民党永嘉县党部特务包围，3人不幸同时被捕。

王家谟、周定和郑敬衡被捕后，面对敌人的各种酷刑，都视死如归、英勇不屈，显示了他们为共产主义事业献身的崇高革命气节。1927年11月18日，国民党浙江省党部密电温州反动当局，把王家谟、周定和郑敬衡同时押赴温州东门外的资福山（今华盖山）刑场行刑。王家谟牺牲时年仅21岁，他的遗骸由其母运回象山，安葬在丹城西门外大坑门口的山麓上。他是新民主主义革命时期浙江牺牲的最年轻的省委（代理）书记。

1928年1月30日，中共中央机关刊物《布尔什维克》第十五期刊登了《哀浙江死者——贝介夫、沈乐山、赵济猛、王家谟等十二同志》一文，称他们“系实行准备武装工农兵暴动，夺取政权，建设苏维埃政府的努力者”。