В то же время Кирилл по-прежнему отвергал «крайности в отношениях к сергианству» (такие, как перекрещивание крещёных), оценивая их как «ревность не по разуму». Под «сергианством» Кирилл понимал систему взглядов и управленческих решений митрополита Сергия и его единомышленников и последовательно отделял отрицательное отношение к нему от вопроса о благодатности совершаемых «сергианами» священнодействий. Заметную активность в вопросе о местоблюстительстве проявил в 1937 г. епископ Евгений (Кобранов). В его показаниях от 29 июля 1937 г. говорилось: «В мае 1937 г. я высказал Петровых своё мнение, в связи со слухами о смерти Петра Крутицкого, что необходимо идти на все уступки Кириллу Смирнову, который должен возглавить церковь..., и он с той же оказией, через которую я его спрашивал, мне ответил, что он со мною вполне согласен и будет подчиняться воле и указаниям Смирнова Кирилла, которого он считает главою церкви». На вопрос, кого единомышленники Кирилла указывали преемником местоблюстителя, он, согласно протоколу допроса, ответил: «Они называли меня как единственного и законного местоблюстителя, что свидетельствовало и завещание патриарха Тихона». Кирилл не объявлял во всеуслышание о своём вступлении в исполнение обязанностей временного главы Русской церкви. Как в 1930 г., считая себя законным Казанским митрополитом, Кирилл никого из казанцев не желал принуждать к подчинению себе, так и в 1937 г., осознавая себя единственным законным кандидатом на должность местоблюстителя, он не собирался оказывать на кого-либо давление с целью признания его в этом качестве. 24 июня 1937 г. Кирилл был арестован в Яныкургане и затем доставлен в тюрьму Чимкента. По одному делу с ним были арестованы митрополит Иосиф (Петровых), епископ Евгений (Кобранов) и группа священников, монахов и мирян. 20 августа Кирилл был допрошен. 23 августа было составлено обвинительное заключение по делу Кирилла и ещё 17 человек. Им инкриминировали подготовку «активного повстанческого выступления против Советской власти в момент ожидающейся интервенции против Союза ССР, установления патриаршества и главенства церкви над государственной властью». В заключении также упоминалось, что среди обвиняемых «главою русской церкви было решено считать Смирнова Константина, и о чём были поставлены в известность низовые контрреволюционные формирования данной контрреволюционной организации» (Архив ДКНБ по Южно-Казахстанской области). В сентябре материалы на Кирилла, митрополита Иосифа и епископа Евгения были выделены в отдельное делопроизводство. 19 ноября 1937 г. особой тройкой УНКВД по Южно-Казахстанской области Кирилл, а также митрополит Иосиф (Петровых) и епископ Евгений (Кобранов) были приговорены к смертной казни. 20 ноября приговор был приведён в исполнение. Кирилл, митрополит Иосиф (Петровых) и епископ Евгений (Кобранов) были расстреляны и захоронены в так называемой Лисьей балке под Чимкентом. 14 ноября 1981 г. Кирилл был канонизирован архиерейским Собором РПЦЗ. 20 августа 2000 г. в соответствии с определением юбилейного архиерейского Собора РПЦ он был прославлен в лике святых в составе Собора новомучеников и исповедников Российских (с 2013 г. – Собор новомучеников и исповедников Русской церкви).