В связи с распоряжением в 1937 году Сталина о проведении массовых репрессий, штатных сотрудников НКВД стало недоставать и для проведения арестов и следствия по политическим статьям стали привлекаться сотрудники милиции, причем целыми отделениями. В январе 1938 года Звенигородский отдел НКВД получил распоряжение провести аресты среди людей, живущих в этом районе. Начальник Звенигородского отдела сам составил список лиц, подлежащих аресту, в которой попала и Елисавета Александровна как член церковного совета и как жена бывшего жандармского унтер-офицера. Затем была подобрана группа лжесвидетелей, согласившихся не читая подписывать необходимые следствию показания как на людей, ими лично знаемых, о которых некоторые из них охотно давали необходимые показания сами, так и на людей незнакомых. Кроме того, были привлечены свидетели, которых милицейские следователи пытались обмануть, давая им подписать чистый лист или вписывая в их показания то, что им было нужно, ничего им из этого не зачитывая. После того, как следственное дело было оформлено, арестовывались жертвы.
Елисавета Александровна была арестована 16 февраля 1938 года и в тот же день допрошена.
— Вы уличаетесь в контрреволюционной деятельности, то есть в распространении клеветы по адресу советской власти, — заявил следователь.
— Я никогда не распространяла никакой клеветы по адресу советской власти. Но я церковница, и мне по долгу своей работы, как члену церковного совета, приходится уделять внимание церкви.
— От вас следствие требует чистого признания в предъявленном вам обвинении, — потребовал следователь.
— Виновной себя в предъявленном мне обвинении не признаю и ничего больше показать не могу, — ответила Елисавета Александровна.
На этом следствие было завершено и дело передано на решение тройки НКВД. 27 февраля 1938 года тройка приговорила Елисавету Александровну к расстрелу. Елисавета Александровна Тимохина была расстреляна 7 марта 1938 года и погребена в безвестной общей могиле на полигоне Бутово под Москвой.