Po wybuchu II wojny światowej, kampanii wrześniowej i agresji ZSRR na Polskę w nieznanych okolicznościach został aresztowany przez Sowietów. Był przetrzymywany w obozie w Kozielsku. Wiosną 1940 roku został przetransportowany do Katynia i rozstrzelany przez funkcjonariuszy Obwodowego Zarządu NKWD w Smoleńsku oraz pracowników NKWD przybyłych z Moskwy na mocy decyzji Biura Politycznego KC WKP(b) z 5 marca 1940 roku. Zamordowanych w tym miejscu jeńców grzebano w bezimiennych mogiłach zbiorowych w lesie katyńskim, gdzie od 28 lipca 2000 roku mieści się oficjalnie Polski Cmentarz Wojenny w Katyniu. Prowadzone tu były ekshumacje i prace archeologiczne. W 1943 roku jego ciało zidentyfikowano podczas ekshumacji dokonanej przez Niemców pod numerem 167 (dosł. określony jako Roman Bieloglawok). Przy zwłokach Romana Belohlavka została odnaleziona pocztówka. Figuruje na liście wywózkowej z 5 kwietnia 1940.
Upamiętnienie