大革命失败后，高恬波按照党的要求转移到农村坚持革命。１９２７年１２月，广州起义爆发，她回到广州，组织领导妇女救护伤员。
广州起义失败后，她被党派到江西省委，除做妇女工作外，还兼任秘密交通、会计、庶务等工作，来往于南昌、赣州等地。
１９２９年１２月，由于叛徒出卖，高恬波不幸被反动派逮捕。反动军阀张辉瓒对她威逼利诱，逼她投降，说出党的秘密。但无论是花言巧语，还是严刑拷打，高恬波始终横眉冷对、坚贞不屈。敌人最后问她：“难道你就不怕死吗？”她大义凛然地回答：“到了你们手里，就没想要活着出去！”。同月，这位铁骨铮铮的共产党员，英勇就义，牺牲时３１岁。
为了悼念高恬波烈士，１９３０年１月，党中央机关刊物《红旗》第６９期发表了《悼我们的女战士高恬波同志》，号召学习她的革命精神，斗争到底。新中国成立后，时任全国人大常委会副委员长的何香凝写了《回忆高恬波同志》一文，褒扬高恬波和阮啸仙夫妇的革命事迹。“高恬波为被封建奴役的中国妇女争取人权，带领广大工、农、妇女发动革命运动，与帝国主义、反动势力进行殊死斗争，是中国共产党员的优秀典范！”惠州市惠阳区委党史办主任刘山鹰说，她的精神感召着一代又一代共产党人。
如今，告慰高恬波烈士的是，其家乡惠阳区发生了翻天覆地的变化，先后被评全国文明城市、全国义务教育发展基本均衡区、全国科普示范区、全国法制宣传教育先进区、全国绿化先进集体等荣誉称号。
