شهادت یا وفات اینکه حضرت عبدالعظیم به مرگ طبیعی درگذشتند یا شهید شده آمد اختلاف است اما در کتاب الشجرة المبارکة در باره سبب وفات حضرت عبدالعظیم علیه‌السلام آمده: و قتل بالری و مشهده بها معروف و مشهور ؛حضرت عبدالعظیم در ری👈 کشته شده و مزار او در آن جا معروف و مشهور است. همچنین در کتاب المنتخب طریحی آمده: قیل: و ممن دفن حیا من الطالبین عبدالعظیم الحسنی بالری؛ گفته شده از جمله کسانی که از خاندان علی بن ابی طالب👈 زنده به گور شده، عبدالعظیم حسنی در ری است. در گزارش دیگری به کتاب مشجّرات ابن معیه، نسبت داده شده که ایشان را👈 با زهر، به شهادت رسانده اند. با توجه به مطالب یادشده و با عنایت به پیشینه خانوادگی حضرت عبدالعظیم علیه‌السلام و قیام علویان در طبرستان، در صورتی که زمامداران فاسد بنی عبّاس از مخفیگاه ایشان در ری آگاه می شدند، قطعاً ایشان را به شهادت می رساندند، و بعید نیست در اثر کثرت رفت و آمد با ایشان در مدت حضورشان در ری، به این موضوع پی برده باشند. همچنین می توان گفت: 👈تشبیه زیارت حضرت عبدالعظیم علیه‌السلام به زیارت امام حسین علیه‌السلام می تواند قرینه ای بر شهادت ایشان باشد. بنابراین، هر چند دلیل قاطعی بر شهادت حضرت عبدالعظیم علیه‌السلام در دست نیست، لیکن دلیل محکمی بر نفی شهادت ایشان نیز وجود ندارد؛ بلکه با توجه به نکات آورده شده، پذیرفتن اصل شهادت ایشان بعید نیست .