В уста князей владимирский летописец вложил следующие слова: «Луче ны есть оумрети пред Золотыми враты за святую Богородицю и за правоверную веру х[рист]ьяньскую», чем покориться монголам. Однако это предложение братьев не было поддержано опытным воеводой Петром Ослядюковичем, который надеялся задержать монголов под стенами города («Полное собрание русских летописей», том 1, выпуск 2). 7 февраля 1238 г. с помощью осадной техники монголы захватили укрепления Нового города Владимира. Князья отступили в Печерний город, где в стенах Успенского собора во главе с епископом Митрофаном укрылись их жёны, мать и прочие родственники. Видя невозможность продолжать сопротивление, братья были вынуждены пойти на переговоры с Батыем. С этой целью князья Всеволод Георгиевич и Мстислав Георгиевич с малой дружиной вышли за пределы города, где были предательски убиты в ставке Батыя. По версии «Московско-Академической летописи» («Ростовского владычного свода» 1419 г.), «Всеволод з братом, в Нове городе убьена быста», однако эта версия противоречит сведениям владимирских беженцев, сообщивших князю Георгию Всеволодовичу о том, что его сыновья были убиты «вне града» («Полное собрание русских летописей», том 1, выпуск 2). Это известие подтверждает «Ипатьевская летопись» («Галицко-Волынский свод» конца XIII в.): князь Всеволод Георгиевич вместе с малой дружиной вышел для переговоров за пределы города, «несы со собою дары многии» Батыю, «надеяше бо ся от него живот прияти», но хан, «яко сверпыи зверь, не пощади оуности его» и велел «пред собою зарезати» («Полное собрание русских летописей», том 2). Поскольку вместе со старшим братом был Мстислав Георгиевич, то у исследователей нет сомнений, что он разделил участь Всеволода. Однако эта версия независимого южнорусского источника не нашла отражения ни в летописании Северо-Восточной Руси XIV–XV вв., ни в более поздней житийной традиции. Так, например, в Житии великого князя мученика Георгия Всеволодовича также ошибочно утверждалось, что 7 февраля 1238 г. «князь Всеволод и Мстислав и вси людие бежаша в Средний град», где они «убиении быша» от рук монголов. Вскоре после гибели князей Владимир был взят, а укрывавшиеся в Успенском соборе члены княжеских семей, епископ и горожане приняли мученическую смерть. После ухода захватчиков оставшиеся в живых горожане весной (скорее всего, в апреле-мае) 1238 г. по приказу нового Владимирского великого князя Ярослава (Феодора) Всеволодовича обрели тело Мстислава Георгиевича и похоронили его в Георгиевском приделе владимирского Успенского собора. В середине XIII – середине XVI вв. память о Мстиславе Георгиевиче была связана исключительно с принадлежностью князя к правящей в Северо-Восточной Руси великокняжеской династии. Имя Мстислава Георгиевича было записано в отдельный княжеский синодик владимирского Успенского собора (не сохранился). Позже его древнейшая часть была внесена в соборные синодики других городов Северо-Восточной Руси, а также монастырей.