張自忠得知南面石窩失守，立即帶領幾個隨從趕往南面督戰，途中恰好碰到張連長帶領手槍營殘部後撤，當即予以制止。他以激將的口吻對張連長說：“我是總司令，如果是連長，這幾個蟊賊不夠我壹連人打的：”張連長壹聽，二話沒說，甩掉上衣，赤膊揮刀，大喊壹聲：“不怕死的跟我上!”大家熱血沸騰，蜂擁而上，日軍被這不要命的氣勢所震懾，逃離了石窩。
日軍的包圍圈越來越小了。炮彈如暴雨般傾註，步機槍的吼叫聲壹陣緊似壹陣。
突然，壹顆炮彈在指揮所附近爆炸，彈片將張自忠右肩炸傷，緊接著又飛來壹顆子彈將他左臂擊穿，鮮血浸透了軍裝。護士長史全勝見狀，急忙跑來為他包紮。衛兵們壹見總司令負傷，都驚慌起來：“總司令，您——”張自忠按了按傷口，滿不在乎地說：“沒什麽，不要大驚小怪的。”
中午過後，日軍攻勢更加兇猛，張自忠被數十名衛兵簇擁著撤至杏仁山。這時，我軍雖三面被困，但東北長山方向尚未合龍，若翻過長山，仍可突圍而出，奪壹條生路。大家原想借指揮所移動之機，勸總司令翻越長山突圍，但張自忠到達杏仁山後不肯再動，將指揮所設在這裏繼續指揮戰鬥。
眼看日軍日益迫近，顧問徐惟烈小聲向他建議說：“總司令，移動移動位置吧？”旁邊也有人附和說：“敵人三面包圍我們，不如暫時轉移，重整旗鼓再與敵決戰，不必要的犧牲應該避免。”
張自忠壹聽，很不高興地說：“我奉命追截敵人，豈能自行退卻!當兵的臨陣退縮要殺頭，總司令遇到危險可以逃跑，這合理嗎？難道我們的命是命，前方戰士都是些土坷垃？我們中國的軍隊壞就壞在當官的太怕死了！什麽包圍不包圍，必要不必要，今天有我無敵，有敵無我，壹定要血戰到底!”
大家聽了這幾句分量很重的話，誰也不敢再開口了。
下午1時許，參謀處長吳光遼腿部被炸成重傷，血流不止。張自忠見狀，立即吩咐兩位參謀說：“把妳們處長架走。妳倆分在兩邊，各架壹只胳膊。吳處長也要忍著點痛。妳們往東北方向，翻過長山去吧!”想到總司令自己處於極度危險之中，而且已經負傷，還如此體貼照顧部下，他們三人都感動萬分，不忍心此時離他而去。但張自忠壹再催促，甚至要發火，他們這才流著淚，壹步壹回頭地向東北方向撤去。……
這時，日軍調集大批山炮對準杏仁山瘋狂轟擊，由於張自忠身著黃色軍制服，目標十分暴露，炮彈如雨點般炸落在前後左右。副官賈玉彬、護士長史全勝不幸被炸身亡。張自忠右腿也被炸傷，褲腿、襪子均被鮮血浸透。
在生死交關的最後關頭，李文田參謀長終於忍不住又開了口：“總司令，我們人太少，38師又趕不來，看情形是頂不住了，還是暫避壹下，到山那邊整頓壹下再說吧!”“什麽？老李，妳也孬啦？”張自忠很生氣。
見總司令動怒，李參謀長幹脆把心裏話照直說了出來：“論公妳是我的長官，論私妳是我的朋友，我理應跟著妳，幫助妳，但今天這個仗實在是打不下去了。現在趕緊轉移還來得及，我勸妳馬上撤離吧!妳實在不走，我可要走了。”
張自忠楞住了，心中感到蒼涼。他靜靜地坐在壹個土坡上，低頭沈思，壹言不發，任憑炮彈在附近爆炸，任憑傷口的血向外流淌。李文田站在那裏，以為總司令會突然跳起來把他怒罵壹頓，但張自忠並未批評他壹句，而是擡起頭來溫和地對他說：“老李，妳們誰都可以走，我是不能走。妳們趕快走吧，不要管我了。”
李文田見勸不動他，只好帶著兩名衛兵悄然離去。
過後，張自忠派人護送徐惟烈顧問撤離，又命張敬轉移，但張敬堅決不走。
下午2點左右，日軍步兵開始在炮火掩護下發起攻擊。張自忠站起身來，帶傷督戰。此刻，他已不指望援軍的到來，只希望在死以前指揮這僅有的壹點兵力多殺幾個敵人。只見他神色嚴峻，威儀凜然，兩眼閃射出令人震顫的光芒，給官兵們增加了戰鬥的勇氣。張敬高參則像遊龍般矯捷地追隨在張自忠左右，壹面走，壹面高喊：“總司令在此，誰也不許退!”張自忠喊：“敵退，快打!”張敬傳呼：“敵退，快打!”張自忠喊：“左擊：”張敬亦傳呼：“左擊!”……
行進中，張自忠突然發現西南方小山頭上退下幾個散兵，就狠狠地對身邊的壹個衛士說：“妳去看看那幾個人是怎麽回事，如果裝孬種，就地正法!用刀砍不要用槍打!”
衛士壹手提槍，壹手持刀，奔上前去輕聲對那幾個土兵說：“總司令就在後面，趕快上去，否則殺頭!”幾位士兵壹聽，連忙轉身沖上山去。
由於寡不敵眾，這個山頭還是失守了，日軍從山頂沖了下來。跟在張自忠身邊的手槍營士兵壹面沖上去抵擋日軍，壹面高喊：“總司令快走!總司令快走!”不料，喊聲引起日軍的註意，日軍更加緊了圍攻。看到日軍步步逼近，副官和衛兵們不得不強制張自忠向北面安全地帶轉移，張自忠不肯走，大罵衛兵怕死。
剛剛由排長提升為連長的王金彪正指揮本連剩下的幾十個弟兄堵擊來犯之敵，見總司令不肯撤退，便回身跑過來用腦袋頂住張自忠的胸脯，壹邊往後頂，壹邊噙著眼淚說：“總司令，我們不怕死，請您先走壹步，我們不打退當面敵人，死在這裏也不下火線！”接著，他示意衛兵將總司令拉走，自己又舉槍揮刀沖到前方，帶領弟兄們將沖上來的壹股日軍消滅了。望著王金彪健壯勇猛的背影，張自忠大吼：“好樣的，不愧是我張自忠的部下!”
經過慘烈鏖戰，74師443團、444團已死傷大半，壹部潰散，殘部數百人主要集中於東山口阻擊日軍。為保衛張自忠的安全，馬貫壹從僅有的數百人中抽出壹個營派往杏仁山支援手槍營。但該營在赴援途中受阻，張自忠把手槍營大部派出救援，看到東山口方面443團不敵日軍，又將身邊僅有的壹個手槍排派去支援。這樣，他身邊僅剩下張敬高參和兵站科員馬孝堂少校等數人。
3時許，天空下起瀝瀝細雨。東山口守軍大部戰死，余部潰散。張自忠派出的手槍營土兵回撤至杏仁山腳下，作最後的抵抗。
面對步步逼來、怪聲吼叫的大批日軍，這些跟隨張自忠多年的忠誠士兵，表現出驚人的勇敢和頑強，他們將生死置之度外，用血肉之軀將絕對優勢之敵阻於山腳下達兩個多小時。
廝殺在雨中持續，手槍營士兵所剩無幾，王金彪連長也在激戰中陣亡。張自忠眼看前方弟兄壹個個倒下，再也按捺不住，提起壹支沖鋒槍，大吼壹聲，向山下沖去，扣動扳機向日軍猛烈掃射，十幾名日軍應聲倒斃。就在這剎那間，遠處的日軍機槍向他射來，他全身數處中彈，右胸洞穿，血如泉湧。馬孝堂見他突然向後壹歪，飛奔上前為他包紮，鮮血濺了馬少校壹身。
傷口還未包紮好，日軍就壹窩蜂地沖了上來。危急中，張自忠對身旁的張敬、馬孝堂等人說：“我不行了，妳們快走!我自已有辦法。”大家執意不從，張自忠拔出腰間短劍自裁，衛士大驚，急忙將他死死抱住。
彌留之際，張自忠躺在地上，臉色蒼白，平靜地說：“我這樣死得好，死得光榮，對國家、對民族、對長官，良心很平安。妳們快走!”
這時，日軍步兵已沖至跟前，多處負傷的張敬高參舉槍擊斃數名日軍，被蜂擁而上的日軍用刺刀捅死。
第四分隊的藤岡元壹等兵，是沖鋒隊伍中的壹把尖刀，他端著刺刀向張自忠沖去，張自忠從血泊中猛然站起，眼睛死死盯住藤岡。當二人只有不到三米的距離時，藤岡壹等兵從張自忠射來的眼光中，感到有壹種說不出來的威嚴，竟不由自主地楞在了原地。
這時，背後響起了槍聲，第三中隊長堂野君射出了壹顆子彈，命中了張自忠的頭部。
與此同時，藤岡壹等兵像是被槍聲驚醒，也狠起心來，傾全身之力，舉起刺刀，向張自忠刺去。在這壹刺之下，張自忠再也支持不住，像山體倒塌似地轟然倒地。
時間仿佛驀然停止，歷史留下壹個靜穆的場面，殷紅的熱血交織著迷蒙細雨，構成壹個永恒的瞬間，壹代名將，壯烈殉國，與他同時殉國的還有500多人。
是年，張自忠49歲。