«Для встречи с рабочими» Рейнштейн снял квартиру, в которой разрешалось бывать лишь членам революционной организации. Здесь можно было достать новинку «нелегальщины», встретить «своих» рабочих, получить адреса для отправки литературы в провинцию. «Даже осторожные Дурново, Ефрон, Фридензон, Мартынов считали себя как бы обязанными посетить «конспиративку», – пишет Анзимиров. Вопреки правилам конспирации, «по тогдашнему московскому разгильдяйству», вся видная революционная молодежь бывала у Рейнштейна.

О многих «нелегалах» он узнавал и на молодежных сходках, в которых принимал участие. На одной из них, где праздновали освобождение Веры Засулич и собирали для нее деньги, этот «маленький суетливый господин с редкой рыжеватой бородкой подошел быстро к сборщикам, бросил в шапку одним из первых трешницу». Автор воспоминаний нашел нужным отметить, что многие клали в шапку последний двугривенный.

На этой сходке присутствовала и Лиза Дурново, «высокая, стройная, чернобровая барышня, в которой по манере себя держать сразу можно было узнать породистую аристократку». «В революционной среде», где, по словам Анзимирова, «господствовала пуританская строгость нравов, ухаживания и флирт всеми осуждались», Лиза «держала себя гордой римлянкой, приветливой, но недоступной. Такою, впрочем, она была на самом деле». Когда Рейнштейн, будучи женатым человеком, начал ухаживать за Ольгой Сеньковской, которая не замечала этого, «Лиличка» шепнула ей: «Разве ты не видишь? Осади его хорошенько! Нехорошо!»

Убедившись в том, что знакомство с Рейнштейном заканчивается обыском и арестами, Исполнительный комитет «Земли и воли» стал наводить справки о нем. Разоблачил его Николай Васильевич Клеточников, который по заданию «Земли и воли» в январе 1879 г. поступил на службу в III отделение. Он-то и нашел доказательства службы Рейнштейна в полиции, документы о цели его командировки в Москву. Клеточников прямо заявил, что Рейнштейн «выдал путь к типографии»; по его доносам арестовали Д. Клеменца, Астафьева, а «Морозов спасся случайно»; он предал петербургскую рабочую организацию во главе с В. Обнорским; благодаря его содействию, «был отправлен в ссылку В. Г. Короленко, а Россия получила «Сон Макара».

Удостоверившись в предательстве Рейнштейна, Исполком приговорил его к казни, о чем оповестил свои организации на местах. Исполнение приговора, по свидетельству Анзимирова, взяли на себя три человека, имена которых были ему неизвестны. Казнь свершилась «в большой московской гостинице, бывшей Мамонтова» у Москворецкого моста.

В конце февраля 1879 г. Н. В. Рейнштейн получил от Ольги Сеньковекой, за которой «ухаживал безуспешно около 3-х месяцев», записку: «Приходите в мамонтовские меблированные комнаты, № такой-то, в семь вечера. Буду одна. Ольга». (Анзимиров приводит и другую версию: Ольга звала его на собрание «своих»). 26 февраля в 20 минут седьмого вечера, как рассказывает Анзимиров, тщательно одетый и выбритый, Рейнштейн вышел из парикмахерской. В грязной «мамонтовке» стал читать таблицу фамилий жильцов. Под указанным номером никто не значился. Он прошел по коридорам, постучал. Отозвалась Ольга. Небольшой номер, состоящий из крохотной передней, гостиной и спальни, был слабо освещен. Ольга провела его в гостиную, где на него набросились трое. Два человека схватили его за руки, третий – за горло. Последний нанес кистенем удар по темени, после чего ушел вместе с Ольгой. Оставшиеся двое сволокли оглушенного Рейнштейна в угол и нанесли ему удар кинжалом в грудь. Освободили из-под стола ковер, сняли с кровати матрац, одеяло, подушки и отгородили ими тело от двери, чтобы кровь не просочилась в коридор. На труп прикололи лист бумаги, где было сказано, что шпион и предатель казнен социалистами-революционерами.