به گزارش ساجد، رژیم شاهنشاهی شهید طیب حاج رضایی را در ۱۶ خرداد ۱۳۴۲ به همراه ۴۰۰ نفر دیگر به اتهام برهم زدن نظم عمومی دستگیر کرد و سرکرده این افراد دستگیر شده را طیب حاج رضایی و اسماعیل رضایی معرفی کردند.
سرانجام از میان افراد دستگیرشده، طیب و حاج اسماعیل رضایی به حکم صادره از دادگاه ویژه شماره یک لشکر گارد به ریاست سرتیپ حسین زمانی و دادستانی سرهنگ ستاد احمد دولو قاجار و با وکالت تسخیری تیمسار شایانفر پس از ۱۳ جلسه محاکمه به جرم فعالیت مجرمانه و خیانتکارانه به منظور برهم زدن نظم و امنیت عمومی در روزهای ۱۵ خرداد همان سال به استناد قسمت اول ماده ۷۰ قانون مجازات عمومی به اعدام محکوم شدند و این حکم در سحرگاه ۱۱ آبان ۱۳۴۲ اجرا شد.
طیب در وصیت نامه خود آورده‌است که هر کس پس از فوتش ادعای طلب داشتن پول از وی داشت باید به او پرداخته شود و هر کس از بدهکاران اگر بدهی خودش را پرداخت نکرد، او از طلب خود گذشت کرده است.
