Ο Βελουχιώτης αρνήθηκε να υπακούσει στη Συμφωνία της Βάρκιζας και έφυγε για τα βουνά της κεντρικής Ελλάδας με σκοπό να οργανώσει νέο αντάρτικο. Το Κομμουνιστικό Κόμμα τον αποκήρυξε ως προδότη, ενώ ο ελληνικός στρατός έστειλε μονάδες για να τον καταδιώξουν. Οι περισσότεροι συνεργάτες του τον εγκατέλειψαν, αλλά κατόρθωσε να οργανώσει διάφορες αντιστασιακές ενέργειες μέχρι τον Ιούνιο του 1945. Τότε κυκλώθηκε από τις κυβερνητικές δυνάμεις κοντά στη Μεσούντα. Παγιδευμένος και αντιμέτωπος με υπέρτερες δυνάμεις, προτίμησε να αυτοκτονήσει παρά να συλληφθεί. Αυτοπυροβολήθηκε στο κεφάλι, ενώ ένας σύντροφός του αυτοκτόνησε με χειροβομβίδα. Όταν βρέθηκε η σορός του, τον αποκεφάλισαν και το κεφάλι εκτέθηκε σε κοινή θέα στην κεντρική πλατεία των Τρικάλων.