Majidreza Rahnavard, 23, ble hengt tidlig mandag i byen Mashhad, kunngjorde iransk rettsvesen.
Retten fant ham skyldig i «fiendskap mot Gud» etter at det ble avslørt at han hadde knivstukket to paramilitære motstandsmedlemmer til døde.
Rahnavard ble hengt bare 23 dager etter arrestasjonen.
Menneskerettighetsgrupper har advart om at demonstranter blir dømt til døden i falske rettssaker uten rettssak.
Rahnavards familie visste ikke at han ville bli henrettet, sier opposisjonsaktivister.
De rapporterte at en tjenestemann ringte familien klokken 07.00 lokal tid og sa: «Vi drepte sønnen din og begravde liket hans på Behesht-e Reza kirkegård.»
Nyhetsbyrået Mizan Court sa at Rahnavard ble hengt «i nærvær av en gruppe Mashhadi-borgere» og publiserte flere bilder som viser henrettelsen før daggry. To av bildene viste en mann hengende fra en krankabel. Mahmoud Amiri-Moghadam, direktør for den Norge-baserte iranske menneskerettighetsorganisasjonen, sa på Twitter at Rahnavards domfellelse var basert på en «tvangs tilståelse etter en ekstremt urettferdig rettssak og en skuerettssak».
«Denne forbrytelsen må få alvorlige konsekvenser for den islamske republikken», sa han og la til at det var en «alvorlig risiko for massehenrettelser av demonstranter».
Rana har vært åsted for protester siden midten av september, utløst av døden til 22 år gamle Mahsa Amini etter at hun ble arrestert av «dydig politi» for å ha på seg feil hodeskjerf. Andre personer som ble arrestert sammen med Amini sa at Amini ble slått hardt av «dydspolitiet». Protestene snudde raskt til større misnøye med situasjonen i landet og med Irans øverste åndelige leder, 83 år gamle ayatollah Ali Khamenei.
Minst 326 mennesker, inkludert 43 barn og 25 kvinner, er drept i iranske myndigheters brutale angrep på protestene, ifølge data samlet av den Oslo-baserte menneskerettighetsorganisasjonen Iran Human Rights (IHR). Blant de drepte er både demonstranter og politifolk.