國軍勢孤不敵，退入十裏長山。倭人戰意益厲，漫山遍野而來。眾官佐皆苦勸，道：“趁敵圍未緊，西可渡漢水，東可入大洪山。留得青山在，不愁沒柴燒。請總司令速退，我等在後掩護。”張自忠厲聲道：“我奉命截擊，豈有自行退卻之理？”眾皆無奈，築陣固守；又急呼援軍。倭軍並力攻打，槍彈亂如飛蝗。參謀長李文田顫然道：“如今危情，萬死難得一生。抗日不在一時，總司令實在不走，我可要走了。”張自忠沉吟片刻，道：“你等皆可離去，我卻不能走。老李可速帶眾參謀轉移。”李文田領著數人揮淚而去。
張自忠臨陣督戰，忽左臂中彈，鮮血淋漓。陣中死傷無數，軍情甚危。張自忠令衛隊上前殺敵，悲然道：“今日是我報國時矣。”左右聞言皆泣。張自忠又於陣中寫好戰報，囑副官馬孝堂道：“我力戰而死，自問對國家對民族可告無愧，你等應當努力殺敵，不能辜負我誌。殺敵報國！”馬孝堂跪地大哭，道：“總司令快走，孝堂願在此死一萬次！”左右皆跪地大哭。張自忠怒道：“你等當奮力殺敵，何如在此作女子狀！”上尉連長王金彪起身，以頭頂住張自忠之胸，大呼：“總司令，我等不怕死，請您先走一步，我等不打退當麵敵人，死在這裏也不走！”張自忠道：“諸位皆知我有一義弟，乃是謝家昌將軍。我與弟縱論天下，意氣奮發。我弟曾言：‘軍人若思逃，則國家必亡，國家一亡，則百姓無處可逃；軍人死戰不逃，則百姓不必逃。百姓逃難是政府之恥。弱國軍人，應時時準備赴死，軍人不怕死，國家才能強大。’此言錚錚，重似金玉，諸位當銘記於心。我今日自投死地，正為此也！”
眾人知張自忠欲死戰，皆翻身複戰，撕開重圍。張自忠囑蘇聯顧問道：“先生與文藝兵先走。”顧問道：“何不與我等同走？”張自忠道：“先生是不明白中國人之心：誰都可以突圍，唯張自忠不可以！”顧問道：“總司令何故自願赴死。”張自忠愴然道：“我這樣死得好，死得光榮，對國家、對民族、對長官，良心很平安。你等快走！”眾文藝兵一步一回首，慟哭而去。
時天降小雨，山間雨霧彌漫。忽報東山口守軍大部戰死，餘者逃亡藏匿。張自忠聞之，臉露淒傷之色，取刃欲自刎。隨從急奪匕首，跪地大哭。張自忠仰天嗟歎，隨軍退至杏仁山下。倭賊跟擊而至，眾皆奮戰。軍兵傷亡殆盡，惟剩高級參謀張敬及副官馬孝堂等人相隨。忽倭軍進逼近前。張自忠腰部為槍彈所中，撲倒在地，猶自死戰。張敬奮力斃殺數敵。倭軍湧至，亂刀將張敬捅死。忽一倭狗衝至張自忠前。張自忠從血泊中奮然而起，瞋目倭狗。倭狗不敢相視，竟低首躲避。忽一彈擊中張自忠頭部。張自忠咬緊牙關，晃然欲倒。那倭狗如夢方醒，高聲嚎叫，將刺刀捅入張自忠腹中。張自忠不能再持，如若山崩，轟然而倒。至此，中華將星隕落於十裏長山中。時年49歲。此中華民國二十九年五月十六日下午四時也！