1934年12月16日,在[[基洛夫遇刺]]后,季诺维也夫很快就被纳入怀疑对象并被捕,随后开除党籍,之后被判处十年有期徒刑。在狱中,他向斯大林写信乞求斯大林能够饶恕他的性命。
1936年8月24日,在[[季-托反苏联合中心案第一次莫斯科审判]]中,季诺维也夫被判处极刑并立即执行。26日晚,他在(即托-季联合反苏总部案)中,季诺维也夫被判处极刑并立即执行。26日晚,他在[[苏联最高法院军事审判庭]]大楼中被枪决。根据部分目击者回忆,季诺维也夫在被行刑前跪地求饶,高喊“这一切都是法西斯的阴谋”并恳求给斯大林打电话,斯大林一定会饶他一命的。
1988年7月13日,季诺维也夫被[[苏联最高法院]]平反。