Laureatosi con una tesi di geografia fisica e antropologia dedicata al Trentino, Battisti, insieme alla moglie, ritorna nella sua città, dove fonda la rivista Tridentum per la promozione degli studi scientifici, letterari e storici della realtà locale e dove, nel 1900, esce il quotidiano socialista Il Popolo, del quale diviene proprietario. Il giornale appare in questo momento lo strumento privilegiato di Battisti per divulgare le convinzioni socialiste e nazionali, conducendo la sua battaglia per l’autonomia del Trentino dal Tirolo austriaco.

Nel 1911, a seguito delle dimissioni di un deputato socialista al Parlamento di Vienna, Battisti ne prende il posto e, tre anni più tardi, è eletto anche deputato per il Trentino alla Dieta di Innsbruck.

L’8 agosto 1914, poco dopo lo scoppio della I guerra mondiale, sottoscrive un appello al re Vittorio Emanuele III chiedendo l’intervento armato dell’Italia per liberare le cosiddette "terre irredente", prima fra tutte Trento e il Trentino. Contemporaneamente viaggia in numerose città italiane per tenervi conferenze dagli accesi toni propagandistici.

Arruolatosi volontario nelle file dei soldati italiani, mette a servizio dell’esercito le sue conoscenze della geografia trentina, combattendo gli Austriaci sul fronte dell’Adamello e, successivamente, sui monti intorno a Rovereto. In breve viene promosso tenente per meriti di guerra conquistati sul campo.

Nell’estate del 1916 Battisti, avuta notizia di una imponente offensiva austriaca nella zona della Vallarsa, raggiunge quel fronte con una compagnia di alpini. L’attacco finale è per la conquista del Monte Corno, posizione che gli Italiani raggiungono, ma non sono in grado di mantenere; accerchiati dai nemici, gli alpini vengono sbaragliati e Battisti è fatto prigioniero.

Portato a Trento il 10 luglio 1916 insieme a Fabio Filzi, suo amico e compagno d’armi, Battisti è rinchiuso nelle segrete del Castello del Buonconsiglio. Il giorno successivo subisce il primo interrogatorio nell’aula del Tribunale, ricavata dal Refettorio (stua della Famea) del Magno Palazzo. Viene condannato per alto tradimento per aver intrapreso "tanto come istigatore che come autore diretto, azioni tendenti a distaccare dal complesso dei paesi componenti la Monarchia austro-ungarica una parte di essi". Per tale crimine è prevista l’impiccagione, che viene eseguita nel tardo pomeriggio del 12 luglio nella Fossa del Castello, successivamente denominata dei Martiri, in omaggio a Cesare Battisti, Fabio Filzi e al giovane Damiano Chiesa, studente trentino condannato anch’egli per alto tradimento dagli Austriaci e fucilato in maggio nella stessa Fossa.

Nei primi anni Trenta viene inaugurato sul Doss Trento, prospiciente la città, un mausoleo dedicato a Cesare Battisti, all’interno del quale una serie di pannelli fotografici, esposti permanentemente, ne illustrano la vita e la vicenda storica.