Gestapo aresztowało go 27 października w gmachu ratusza. Według Instytutu Pamięci Narodowej, prezydenta stolicy rozstrzelano w Warszawie lub w okolicach. IPN poddał weryfikacji kilkanaście hipotez dotyczących miejsca jego śmierci i podważył wiarygodność tych które mówią, że został osadzony i zamordowany w jednym z niemieckich obozów koncentracyjnych.
Stefan Starzyński kierując cywilną obroną miasta wykazał się nie tylko zmysłem organizacyjnym, lecz także niezwykłą determinacją i poświęceniem. Mógł uciec, miał nawet rozkaz opuszczenia miasta razem z rządem, jednak zdecydował się pozostać. Budynek Polskiego Radia, w którym wygłaszał improwizowane przemówienia do mieszkańców stolicy - odwiedzał codziennie.
25 września 1939 roku Stefan Starzyński mówił do warszawiaków – Chciałem, żeby Warszawa była wielka, wierzyłem, że wielka będzie. Chciałem, by Warszawa była wielka. Wierzyłem, że wielka będzie. Ja i moi współpracownicy kreśliliśmy plany wielkiej Warszawy przyszłości. I Warszawa jest wielka. Prędzej to nastąpiło, niż przypuszczaliśmy. I choć tam, gdzie miały być parki, dziś są barykady, choć płoną nasze biblioteki, choć palą się szpitale, Warszawa, broniąca honoru Polski, jest dziś u szczytu swej wielkości i sławy. Do obywateli broniącej się stolicy prezydent Starzyński przemawiał w studiu Polskiego Radia, które znajdowało się wówczas przy ulicy Zielnej.
Stefan Starzyński do dziś jest dla wielu uosobieniem bohaterstwa Warszawy w czasie kampanii wrześniowej. Komisarycznym prezydentem stolicy został w sierpniu 1934 roku. Bilans jego rządów to między innymi: budowa ponad 100 tysięcy mieszkań i 30 gmachów szkolnych, wykończenie i oddanie do użytku Muzeum Narodowego, Domu Turysty, hali targowej na Żoliborzu i szpitala Przemienienia Pańskiego. Za prezydentury Stefana Starzyńskiego odkryto też fragment średniowiecznych murów Warszawy oraz przygotowano wstępny projekt budowy mostu Piłsudskiego i sieci metra.
IAR/ep