شهادت عبدالله به نقل ابومخنف، ابوالفرج، مفید و دیگران پس از علی اکبر (علیه السلام) اتفاق افتاده است. او شجاعانه سه بار، پی در پی به آن گروه حمله کرد. گفته‌اند او هشتاد و نه مرد را در این حمله‌ها از پای در آورد. شخصی به نام «عمرو بن صبیح صیداوی» که از اصحاب عمر سعد بود، تیری به سمت او پرتاب کرد. عبدالله که رو به روی او بود، متوجه شد. تلاش کرد که دست را برابر پیشانی خود نهد تا خود را از اصابت تیر حفظ کند، اما تیر کف دست و پیشانی او را به هم دوخته بود. او هر چه تلاش کرد نتوانست دست را از پیشانی خود جدا سازد. دست دیگر را به آسمان برداشت و گفت: «خدایا! اینان ما را کوچک شمردند و خوار ساختند، پس آنها که ما را کشته‌اند، بکش» دیگری با نیزه‌اش به قلب او زد و او در دم جان داد. پس از آن، یزید بن رقاد، به او نزدیک شد و چوبه تیر را از پیشانی او بیرون کشید، در حالی که کلاهک نیزه هنوز در پیشانی او باقی مانده و جان داده بود. عبدالله در زیارت ناحیه مورد سلام و تکریم است: «السلام علی عبدالله بن مسلم بن عقیل ... سلام بر عبدالله فرزند مسلم بن عقیل.»