Op zondag 1 oktober 1944 vertrok Pieter samen met Bernard Vlemminx uit Oirschot met het plan de Duitse linies te passeren en Eindhoven te bereiken, dat al op 17 september was bevrijd. Het is nooit helemaal duidelijk geworden waarom zij naar Eindhoven wilden. Mogelijk voerden zij een opdracht uit voor het verzet of wilden zij zich aansluiten bij de Binnenlandse Strijdkrachten. Volgens een andere lezing had Vlemminx in opdracht van de commandant van de P.A.N. een bericht bij zich dat naar de bevrijde stad moest worden gebracht.


Tegen de avond bereikten de twee mannen de buurtschap Langenberg aan de Schijndelsedijk bij Boxtel. Daar sloeg hun geluk om: zij werden aangehouden door een Duitse patrouille. Uit hun identiteitspapieren bleek dat zij niet uit Boxtel afkomstig waren, waarna de Duitsers vermoedden dat zij onderweg waren naar geallieerd gebied. De Feldgendarmerie arresteerde hen en bracht hen over naar de herberg van de familie Van Maaren aan de Schijndelsedijk. Daar veroordeelde overste Jungwirth van de 59e Infanteriedivisie hen standrechtelijk ter dood, vermoedelijk omdat hij hen als spionnen beschouwde. Er werd gespeculeerd dat Van Boven een situatietekening van het Rotterdamse havengebied bij zich had, of dat de twee Duitse stellingen bij het afwateringskanaal in kaart hadden gebracht. Vast staat alleen dat Vlemminx onverstandig genoeg een armband van de inmiddels ontbonden P.A.N. bij zich droeg.


Nog diezelfde avond, omstreeks half negen, werd het doodvonnis voltrokken. In de nabijheid van de boerderij van landbouwer J. van Kempen aan Langenberg 1 werden Pieter en Bernard in het duister door de Feldgendarmerie met een schot in het hoofd gefusilleerd. Van Kempen, die twee schoten had gehoord en naar buiten was gegaan om te kijken wat er aan de hand was, werd door twee gewapende Duitsers bevolen weer naar binnen te gaan.


Het lichaam van Pieter van Boven werd de volgende dag, maandag 2 oktober 1944, met een dunne laag zand bedekt nabij de woning van Van Kempen aangetroffen. Het stoffelijk overschot van Bernard Vlemminx werd pas op 5 april 1945 ontdekt, niet ver van de plek waar eerder Van Boven was gevonden, in een sloot door landbouwer A. van Hal.