В это время были изданы многие его работы, отражавшие путь к православию. В июле 1948 г. Г.Ф. Костельник принял участие в торжествах в Москве по случаю 500-летия автокефалии РПЦ, а также в Совещаниях представителей поместных православных церквей, где выступил с докладами «Ватикан и Православная Церковь» и «Римская Церковь и единство Христовой Церкви» (были опубликованы после его смерти). Обстоятельства церковной и государственной жизни того времени не позволили в полном объёме реализовать решения Львовского собора. Включение бывших униатских приходов в полноценную церковную жизнь в послесоборный период замедлилось по причинам бездеятельности аппарата Львовского епархиального управления и устранения от решения этих вопросов архиепископа Макария (Оксиюка), вынужденного уделять больше внимания процессу воссоединения униатов в Закарпатской епархии. Пассивность епархиальных властей была особенно заметна на фоне деятельности Г.Ф. Костельника, который продолжал играть роль главного организатора воссоединения, но уже не получал прежней поддержки. Напротив, репрессии НКГБ стали затрагивать круг его ближайших помощников. Так, в декабре 1947 г., несмотря на заступничество Г.Ф. Костельника, был арестован бывший секретарь Инициативной группы профессор С.С. Хруцкий. 20 сентября 1948 г., после совершения Божественной литургии во львовской Преображенской церкви, Г.Ф. Костельник был убит, когда подходил к своему дому в нескольких десятках метров от храма. Убийца, окружённый верующими, застрелился. Покушение было расценено советскими органами как «террористический акт со стороны украинского националистического подполья или агентуры Ватикана». Руководство УПА-ОУН заявило о своей непричастности к преступлению, обвинив в смерти Г.Ф. Костельника органы госбезопасности. Версия об организации убийства представителями властей, однако, не получила доказательств, в то время как появились свидетельства причастности к покушению местного националистического подполья. Отпевание Г.Ф. Костельника возглавил Львовский и Тернопольский архиепископ Макарий (Оксиюк). 23 сентября архиепископ Макарий (Оксиюк), соратники Г.Ф. Костельника по Инициативной группе епископы Дрогобычский и Самборский Михаил (Мельник) и Станиславский и Коломыйский Антоний (Пельвецкий) и сорок священнослужителей приняли участие в траурной процессии, которую сопровождали около 50 тыс. львовян. Г.Ф. Костельник был похоронен на Лычаковском кладбище Львова рядом с могилой дочери Святославы. Здесь же в 1982 г. была похоронена и вдова Г.Ф. Костельника. Он почитается православными верующими на Западной Украине, особенно во Львове. Возглавлявший Львовскую епархию в 1983–1989 гг. митрополит Никодим (Русняк) рассматривал возможность канонизации Г.Ф. Костельника; он составил «Житие святого священномученика и исповедника за православие – протопресвитера Гавриила Костельника» и написал ему службу как исповеднику. В сентябре 1998 г. в память 50-летия кончины Г.Ф. Костельника во Львове прошла церковно-историческая конференция на тему «Протопресвитер Гавриил Костельник и его роль в возрождении Православия в Галичине». В сентябре 2008 г. во Львове состоялась международная научная конференция «Историко-богословское и культурологическое наследие протопресвитера Гавриила Костельника». Выступая на конференции, Львовский и Галицкий архиепископ Августин (Маркевич; ныне митрополит Белоцерковский) сообщил о создании по благословению предстоятеля УПЦ Киевского митрополита Владимира (Сабодана) комиссии по изучению наследия Г.Ф. Костельника и вопроса о возможности его канонизации.