نقل است که امیر مومنان علیه السلام چگونگی کشته شدن میثم را پیشگویی و به وی فرمود: تو را بعد از من دستگیر میکنند و به دار خواهند زد. در روز سوم از بینی و دهان تو خون روان خواهد شد و محاسنت را رنگین خواهد ساخت.آن گاه امام درختی را که بر اّن میثم را بر دار خواهند کشید به او نشان داد و فرمود: تو در آخرت با من خواهی بود. پس از شهادت امیرالمومنین علیه السلام میثم پیوسته به نزد آن درخت میآمد و نماز میگزارد.
میثم در سال آخر عمر خویش به بیت الله الحرام و سپس به مدینه رفت و در آن جا به دیدار ام المومنین ام سلمه شتافت و از احوال امام حسین علیه السلام پرس و جو کرد. ام سلمه به وی گفت: بسیار میشنیدم که رسول خدا صلی الله علیه و آله وسلم سفارش تو را به امیرالمؤمنین علی علیه السلام میفرمود. امام حسین علیه السلام نیز تو را بسیار یاد میکند.
میثم به کوفه بازگشت و در همان سال، یعنی آخر سال 60 هجری، ده روز قبل از ورود امام حسین علیه السلام به عراق، توسط عبیدالله بن زیاد ملعون دستگیر شد و به همان نحوی که امام علی علیه السلام خبر داده بود به دار آویخته شد و به شهادت رسید.