بیست روز قبل از شهادت، قبل از ترك خانه برای شركت در جلسه‌ای مهم، همسر رجایی به او گفت: «پیشنهاد می‌كنم وصیت‌نامة جدیدی بنویسید. وصیت‌نامه قبلی را سال‌ها پیش نوشته‌اید.»
رجایی به یادآورد كه در سال 1352 قبل از این‌كه به زندان برود، وصیت‌نامه‌ای نوشته بود و آن‌ روز، هشت سال از نوشتن آن وصیت‌نامه می‌گذشت.
كمی فكر كرد. سپس كاغذی خواست تا وصیت‌نامه‌ای جدید بنویسد. او بر روی یك برگ كاغذ دفتر مشق بدون‌ این‌ كه پاكنویس كند خوش خط و خوانا و بدون خط‌خوردگی و روان‌ و ساده وصیت‌نامه‌ای نوشت و آن را به همسرش داد. نكاتی كه در این چند خط به آن‌ها اشاره‌ شده، بسیار قابل تأمل است:

این بنده كوچك خداوند بزرگ با اعتراف به یك دنیا اشتباه، بی‌توجهی به ظرافت مسئولیت از خداوند رحیم طلب عفو و از همه برادران و خواهران متعهد تقاضای آمرزش خواهی می‌كنم.
وصیت حقیقی من مجموعه زندگی من است. به همه چیزهایی كه گفته‌ام و توصیه‌هایی كه داشته‌ام در رابطه با اسلام و امام با انقلاب تأكید می‌نمایم.
به كسی تكلیف نمی‌كنم ولی گمان می‌كنم اگر تمام جریان زندگی مرا به صورت كتاب در‌آورند برای دانش‌آموزان مفید باشد.
هر چه از مال دنیا دارم متعلق به همسر و فرزندانم می‌باشد. كیفیت عملكرد را طبق قانون شرع به عهده خودشان می‌گذارم.
برادرم محمدحسین رجایی وصی و همسرم ناظر و قیم باشند.
خدای را به وحدانیت، اسلام را به دیانت، محمد(ص) را به نبوت و علی و یازده فرزندان معصومین علیهم‌السلام را به امامت و پس از مرگ را به قیامت و خدای را برای حسابرسی به عدالت قبول دارم و از دریای كرمش امید عفو دارم.
این مختصر را برای رفع تكلیف و تعیین خط ‌مشی برای بازماندگان و بر حسب وظیفه شرعی نوشتم وگرنه وصیت‌نامه این‌ بنده حقیر با این همه تحولات در زندگی در این مختصر نمی‌گنجد و مكّه، حج بیت‌الله بر من واجب شده بود امكان رفتن پیدا نشد. اینك كه به لقاءالله شتافتم این واجب را یكی از بندگان صالح خداوند به عهده بگیرد. ثلث اموال به تشخیص بازماندگان به «خیرالعمل» صرف شود و اگر به نتیجه قطعی نرسیدند به بنیاد شهید بدهید.