Wiosną 1940 roku został zamordowany przez funkcjonariuszy NKWD w Katyniu (na liście wywózkowej NKWD nr 035/3 z dnia 16 kwietnia 1940 roku odnotowany został pod 70. pozycją)Według części źródeł wywieziony z obozu kozielskiego został w dniu 19 kwietnia 1940 roku (w XII transporcie).. Pogrzebano go w bezimiennej mogile zbiorowej, gdzie od 28 lipca 2000 mieści się oficjalnie Polski Cmentarz Wojenny w Katyniu. W miejscu tym prowadzone były ekshumacje i prace archeologiczne. W 1943 jego ciało zidentyfikowano podczas ekshumacji prowadzonych przez Niemców pod numerem 3563 (dosł. określony jako Ciemuoczolowski (?) Edmund). Przy zwłokach Edmunda Ciemnoczołowskiego zostały odnalezione: legitymacja sportowa, plakietka oraz medalik. 5 października 2007 roku minister obrony narodowej Aleksander Szczygło awansował go pośmiertnie do stopnia kapitanaDecyzja Nr 439/MON Ministra Obrony Narodowej z dnia 5 października 2007 roku w sprawie mianowania oficerów Wojska Polskiego zamordowanych w Katyniu, Charkowie i Twerze na kolejne stopnie oficerskie. Decyzja nie została ogłoszona w Dzienniku Urzędowym MON.. Awans został ogłoszony 9 listopada 2007 roku w Warszawie, w trakcie uroczystości „Katyń Pamiętamy – Uczcijmy Pamięć Bohaterów”.