Kilka ostatnich dni życia przed wykonaniem wyroku Grocholski spędził w celi więziennej z Władysławem BartoszewskimWspomnienia o tym Władysław Bartoszewski zawarł w serii wywiadów pod redakcją Michała Komara Władysław Bartoszewski. Wywiad rzeka, Warszawa 2006, wyd. Świat Książki ..
Polska i zagraniczna opinia publiczna zaangażowała się w obronę życia skazanych, m.in. z Gentofl (Dania) do kancelarii Bieruta nadszedł telegram nadany przez znanego duńskiego publicystę i dziennikarza Emila Dehna. Ksawery Grocholski został stracony wraz ze współskazanymi 24 lutego 1947.
Victor Cavendish-Bentinck pisał w ówczesnym raporcie do Londynu, że montując ten proces władze warszawskie liczyły na odstraszenie obywateli od znajomości z obcymi dyplomatami i z kolei odstraszenie dyplomatów „od prób nawiązywania kontaktów, gdybyśmy takich chcieli, z organizacjami podziemnymi”Marek Łatyński, Nie paść na kolana. Szkice o opozycji lat czterdziestych, wyd. II rozszerzone, Wrocław 2002, Wyd. Towarzystwo Przyjaciół Ossolineum, , s. 768..
Jego dokładne miejsce pochówku jest nieznane. Mogiła symboliczna znajduje się na Cmentarzu Wojskowym w Warszawie w Kwaterze „na Łączce”.