TKP/ML faaliyetlerinin yoğunlaştığı Çemişgezek bölgesinde mücadele ederken, 24 Ocak 1973’de Tunceli/Çemişgezek ilçesi Vartinik köyü Mirik mezrasında kolluk güçleri tarafından bulunduğu köyün etrafı sarılmış, çatışma sırasında TİKKO’nun ilk komutanlarından Ali Haydar Yıldız yaşamını yitirirken, Kaypakkaya yaralı olarak çatışma alanından uzaklaşmıştır. Beş gün sonra kendisinin saklandığı köydeki bir öğretmenin ihbarıyla yakalanmıştır. 24 Ocak 1973’de bir çatışmada yaralanan Kaypakkaya, günlerce saklandı. Yiyeceğinin bitmesi üzerine gittiği köyde bir öğretmenin Kayapakkaya’yı ihbar etmesi sonucunda yakalandı. Yaralı olduğunun bilinmesine rağmen saatlerce yürütülmesi nedeniyle ayak parmakları hissizleşti. Bunun sonucunda kaldırıldığı hastanede 20 Şubat 1973’te ayak parmakları kesildi.
İbrahim Kaypakkaya, Diyarbakır’da dört aylık sorgulama ve işkence sürecinden sonra 9 Mayıs 1973’te babasına sorgusunun bittiğini ve görüşmelerinde sakınca olmadığını belirtip, Çapa FKF ile ilgili hakkında açılan bir soruşturma için bazı belgeleri getirmesini istedi. Mahkemeye çıkartılmasına az bir zaman kala, görgü tanıklarına göre 16 Mayıs 1973’te son bir kez sorguya götürüldü ve 18 Mayıs 1973’te 25 yaşındayken yaşama veda etti. Ölüm sebebi kayıtlara intihar olarak geçti. Çatışmada botlarını kaybettiği ve yaralı olduğu halde kasıtlı olarak saatlerce yürütülmesi nedeniyle ayaklarının hissizleştiği iddia edilmektedir. Bunun sonucunda kaldırıldığı hastanede ayak parmakları kesilmiştir.
İbrahim Kaypakkaya, Diyarbakır’da süren dört aylık sorgulama ve işkence (parmaklarının, ellerinin, ayaklarının kesilmesi gibi) sürecinden sonra, mahkemeye çıkartılmasına az bir zaman kala, 18 Mayıs 1973’te yaşama veda etti. Ölüm sebebi kayıtlara intihar olarak geçmiştir. İki gün sonra babasına cansız bedeni teslim edildi. Ölümü dönemin bağımsız milletvekili Mehmet Ali Aybar tarafından bir soru önergesiyle Türkiye Büyük Millet Meclisi’ne getirildi. Mezarı, doğum yeri olan Çorum Sungurlu Karakaya Köyündedir.