ต่อมาอ็องตวนถูกกล่าวหาว่าเป็นกบฏโดยคณะปฏิวัติฝรั่งเศส และถูกตัดสินให้ประหารชีวิตโดยการตัดศีรษะ เมื่อวันที่ 8 พฤษภาคม พ.ศ. 2337 ผู้พิพากษาให้เหตุผลในการตัดสินครั้งนี้ว่า “สาธารณรัฐของเราไม่ต้องการนักปราชญ์” จนทำให้โฌแซ็ฟ-หลุยส์ ลากร็องฌ์ นักคณิตศาสตร์ชาวฝรั่งเศส กล่าวอย่างโศกเศร้าเสียใจว่าฝรั่งเศสจะไม่มีอะไรที่เหมือนผลงานของอ็องตวนไปชั่วศตวรรษ หนึ่งปีครึ่งให้หลังปรากฏว่าความผิดของอ็องตวนนั้นหามีไม่ ทรัพย์สินส่วนตัวของเขาถูกส่งให้แก่ภรรยาหม้าย พร้อมด้วยข้อความว่า "ถึงแม่หม้ายลาวัวซีเย ผู้ถูกตัดสินอย่างผิดพลาด"