Tego samego dnia ksiądz Ziółkowski został zabrany z grupą jeńców (byli wśród nich generałowie Mieczysław Smorawiński, Bronisław Bohaterewicz i Henryk Minkiewicz oraz ok. 120 oficerów wyższych) do Katynia i prawdopodobnie 9 kwietnia 1940 (w tym samym transporcie był m.in. Adam Solski, który prowadził pamiętnik z ostatnim wpisem tego dnia, relacjonującym przewiezienie do lasu i rewizję) jako jeniec 1801 rozstrzelany przez funkcjonariuszy Obwodowego Zarządu NKWD w Smoleńsku oraz pracowników NKWD przybyłych z Moskwy na mocy decyzji Biura Politycznego KC WKP(b) z 5 marca 1940. Jest pochowany na terenie obecnego Polskiego Cmentarza Wojennego w Katyniu, gdzie w 1943 jego ciało zostało zidentyfikowane w toku ekshumacji prowadzonych przez Niemców pod numerem 487 (przy zwłokach zostały odnalezione wizytówka, legitymacja odznaki KOP, dwie fotografie, drewniana papierośnica oraz dewocjonalia: dwa modlitewniki, różaniec, dwa łańcuszki na szyję). Przed egzekucją został prawdopodobnie zmasakrowany przez oprawców.