В марте 1950 года во Львове была арестована связная Шухевича Дарья Гусяк (ранее в селе Дегови была арестована ее мать), пользовавшаяся его доверием (она выезжала в Москву для установления связи с посольством США, в Киев для организации планировавшегося взрыва памятника Ленину, и в Полтаву с той же целью в отношении памятника Петру I). Она стойко держалась на допросах, но доверилась соседке по камере «со следами насилия на лице», которая сидела по «пустяковому делу» и подлежала скорому освобождению. Девушка назвала ей последние псевдонимы Шухевича – «Батько» и «Старый», передала ей записку для Наталии Хробак (сестры учительницы Конюшик) из села Белгорощи Брюховицкого района Львовской области и рассказала, как ее найти. «Соседка» была агентом МГБ «Розой» (она же «Астра»), а «следы насилия» – гримом.

Был разработан «План чекистско-войсковой операции по захвату или ликвидации “Волка”». Силами оперативных резервов 62-й стрелковой дивизии внутренних войск МГБ, штаба Украинского пограничного округа львовского управления милиции в количестве 600 человек было блокировано село Белгороща, соседние хутора, западная околица села Левандувка и лесной массив. Операцией руководил оперативный штаб в составе замминистра ГБ УССР генерал-майора Виктора Дроздова, начальника отдела «ДР» МГБ СССР генерал-лейтенанта Павла Судоплатова, начальника ВВ МГБ Украинського округа генерал-майора Фадеева и начальника УМГБ Львовской области полковника Майструка.

5 марта 1950 года 8-я рота 10-го стрелкового полка 62-й дивизии блокировала несколько домов, в который мог быть Шухевич. Выскочивший из дома Наталии Хробак с криком «Романе, тикай!» ее сын Данило был задержан и допрошен группой под руководством капитана Пикмана. Мальчик показал им в центре села дом своей сестры Анни Конюшек, домработница которой по приметам была похожа на Галину Дидык. Группа солдат и оперработников Управления 2-н и УМГБ пошли к этому дому, двери им открыла женщина, назвавшаяся Стефанией Кулик, в ней опознали Дидык. Ей было предложено выдать Шухевича, она отказалась. При обыске у нее отобрали пистолет, но она успела принять стрихнин и была доставлена в реанимацию. Шухевич, находившийся в оборудованном сверху деревянном коробе, прикрытом ковром (в доме были радиопередатчик, печатная машинка и оружие, свою охрану, 11 человек во главе с Михаилом Зайцем – «Влодком» он за день до того отпустил в Карпаты), попытался вырваться из дома и начал стрелять, убив при этом начальника отделения Управления 2-н МГБ УССР майора Ревенко. Подбежавший сержант Полищук очередью из автомата застрелил Шухевича (смертельное ранение в голову).

По одной из версий, Шухевич не стрелял, а набросился на майора Ревенко, шедший за майором солдат растерялся и выстрелил в Шухевича, и также случайно застрелил майора. По версии современных украинских исследователей Юрия Шаповала и Дмитрия Веденеева, подробно, по документам, описавших историю гибели командарма УПА, он сам успел застрелиться из пистолета системы «Вальтер». Этой версии способствуют имеющиеся в документах МГБ расхождения, несколько ран на теле Шухевича, которого планировалось взять живым, и отсутствие правительственных наград за операцию, кроме награжденного 1000 рублей сержанта. Было также захвачено большое количество документов, секретных инструкций ОУН и т. д.[53]

Галина Дидык («Анна»), руководительница «Украинского Красного креста» на Западно-украинских землях и ближайшая помощница Шухевича, была осуждена на 25 лет заключения, освобождена в 1971 году, умерла в 1979-м.