Крестьяне обсуждали планы по отправке архиерея в безопасное место. Рано утром 4 мая в Путилово прибыл вооружённый отряд для ареста епископа, деревню оцепили солдаты. По сигналу колокола Путиловской часовни собравшиеся из разных сёл 300 мужчин и женщин не допустили милицию на крыльцо дома, где ночевал владыка. Иерофей тем временем успел скрыться в соседнее Вострово. На дорогах уже были выставлены кордоны. Распространились слухи о прибытии второго отряда для ареста архиерея. Узнав об этом, крестьянки деревни Вострово 5 мая тайно увели Иерофея в лес примерно в 1,5 км от деревни. Лесной шалаш стал его последним убежищем. 6 мая в Путилово прибыл милицейский отряд. Всех жителей собрали на сход, требовали выдать Иерофея под угрозой сжечь село, по избам и дворам произвели обыски. Владыку не нашли, но сотрудники ОГПУ принудили арестованного келейника выдать его. Вечером того же дня для проведения операции из Путилова вышла группа из пяти вооружённых милиционеров. Начальник милиции соседнего с Никольским Кичменгско-Городецкого района Гладышев, переодетый крестьянином, вместе с келейником шёл к владыке с письмом от верующих, желающих его спасти. За ними следовали милиционеры, чтобы арестовать епископа после получения сигнала об его обнаружении. Одна из прихожанок провела переодетого Гладышева в лес. Увидев епископа, начальник райотдела потребовал поднять руки вверх, угрожая револьвером. Однако от неожиданности владыка стоял неподвижно. Тогда Гладышев выстрелил, тяжело ранив Иерофея в голову. Не сумев вызвать отряд, Гладышев вернулся в Путилово, оставив истекавшего кровью Иерофея в лесу. На рассвете 7 мая милиционеры вернулись и повезли Иерофея через Вострово и Путилово в Никольск вместе с большой группой арестованных крестьян. Из Никольска владыку на пароходе доставили в Великий Устюг, где от полученной раны он через несколько дней скончался в тюремной больнице и был похоронен на старом городском кладбище. Иерофея стали почитать как мученика за веру сторонники митрополита Иосифа. В иосифлянских храмах по нему служили панихиды, дни его ареста и гибели чтились как дни памяти. Верующие сложили несколько духовных песен в честь владыки. В Казанском соборе в келье, где жил Иерофей, был установлен крест в человеческий рост как символ страданий архиерея; раз в год этот крест выносили для поклонения верующих. В ряде районов губернии появились сестричества «памяти убиенного епископа Иерофея», которые активно противодействовали антирелигиозной политике властей, защищали церкви от закрытия, помогали репрессированному духовенству. Поляна на опушке леса под деревней Вострово, где Иерофей был ранен, превратилась в место тайного паломничества и молитвы верующих, особенно в начале мая – в дни ареста владыки. Оберегая св. место от надругательства, верующие переместились к берёзе с тремя стволами, ставшей тайным христианским символом. На протяжении десятилетий сюда приходили молиться, чаще всего на Троицу, украшали берёзу полотенцами, ставили свечки, оставляли рядом домашнюю снедь, поминая владыку. Позднее на поляне был установлен поклонный крест. В 1981 г. Иерофей был канонизирован РПЦЗ.