孙善师、孙善帅兄弟俩被关在济南同一个监狱里，他们不畏敌人的威逼利诱和严刑拷打，多次被打得死去活来，但始终严守党的机密。在狱中，同敌人展开了多种形式的斗争，他们以钢铁般的意志，不屈不挠的斗争精神，在生与死的考验面前，始终保持了共产党人的气节。

1933年8月18日，孙善师与孙善帅等9名共产党员优秀干部被押往济南泺口刑场。刑场之上，他们站成一个圈，高呼着口号，唱起《国际歌》。

和孙善师、孙善帅兄弟俩一起在济南泺口刑场被杀害的共产党员优秀干部分别是：中共济南市高官李春亭、中共青岛市高官李伟仁、中共山东省委巡视员张福林、中共益都县高官段亦民、中共鲁南特派员唐东华、中共益都县高官郑心亭、中共青岛市委秘书王常怡，史称“泺口九烈士”。

孙善师就义牺牲时，年仅29岁！孙善帅就义牺牲时，年仅23岁！

孙善师、孙善帅是同胞亲兄弟。2005年10月31日，山东省民政厅山东革命烈士事迹编纂办公室出具证明“孙善师、孙善帅系我省著名烈士”。