सुखदेवांनी यांनी हिंदुस्थान रिपब्लिकन असोसिएशनच्या वाङ्‌मयाचा तरुणांत प्रचार केला. यांचा इ. स. १९२८ मध्ये जे. पी. सॉण्डर्स यास यमसदनी धाडण्याच्या कटात सहभाग होता. दिल्ली येथे १९२८ मध्ये सर्व क्रांतिनेत्यांची गुप्त परिषद भरली. भगत सिंग, कॉम्रेड राम चंद्र व भगवती सिंग व्होरा यांच्याबरोबर त्यांनी लाहोरमध्ये नौजवान भारत सभेची स्थापना केली. या संघटेनेचे मुख्य उद्दिष्ट स्वातंत्र्यलढ्यासाठी तरुणांना प्रोत्साहित करणे, तर्कसंगत वैज्ञानिक दृष्टीचा अवलंब करणे, जातियतेविरुद्घ लढणे तसेच अस्पृश्यतेची प्रथा बंद करणे असे होते.
नोव्हेंबर १९२८ मध्ये लाला लजपतराय यांनी सायमन कमिशन लाहोरला आले असता निदर्शनाचे नेतृत्व केले त्या दरम्यान लाठीमारामध्ये त्यांचा मृत्यू झाला. त्यांच्या मृत्यूचा सूड म्हणून ब्रिटिश अधिकारी साँडर्स यावर गोळ्या झाडल्या गेल्या. या कटामध्ये सुखदेव यांचाही सहभाग होता. भगतसिंग, राजगुरु यांच्यासोबत त्यांना लाहोरच्या तुरुंगात ठेवण्यात आले. सुखदेवने १९२९ मध्ये लाहोर खटल्याबद्दल तुरुंगात असताना कैद्यांना मिळणाऱ्या अमानुष वागणुकीबद्दल उपोषण केले.
महात्मा गांधींनी सुखदेव आणि त्यांचे साथीदार भगतसिंग, राजगुरु यांना खटल्यातून सोडविण्याचे प्रयत्न केले मात्र यश आले नाही. लाहोरच्या तुरुंगात २३ मार्च १९३१ रोजी भगतसिंग, राजगुरु यांच्यासोबत सुखदेव यांनाही फासावर चढविण्यात आले. त्यानंतर त्यांचे मृतदेह कारागृहाच्या मागील भिंती फोडून गुप्तपणे काढले गेले व त्यांचा लाहोरपासून अंदाजे ५० मैल दूर हुसैनीवाला या ठिकाणी सतलज नदीकिनारी अंत्यसंस्कार करण्यात आला.
फासावर चढविण्यापूर्वी सुखदेव यांचे महात्मा गांधींना सशस्त्र क्रांतिकारी मार्गाचे समर्थन करणारे पत्र, हे भारतीय स्वातंत्र्यलढ्यातील दोन मुख्य विचारधारांच्या विचारप्रणालींवर प्रकाश टाकते. क्रांतिकारक सुखदेव यांच्या स्मृतिप्रीत्यर्थ लुधियाना येथील शाळेला त्यांचे नाव देण्यात आले आहे.
