禹拒绝，带伤率领部队向日军反击。这时，一枚炸弹飞来，炸断了他的双腿，顿时昏迷过去。赵登禹醒来后，含泪向抢救他的传令兵说道：“不要管我，你回去告诉北平城里的我的老母，她的儿子为国死了，也算对得起祖宗，请她老人家放心吧！”说完就停止了呼吸。
赵登禹牺牲后，7月31日，国民政府颁布褒奖令，追赠赵登禹为陆军上将。抗战胜利后，何基沣奉冯治安之命到北平将赵登禹将军和29军抗日烈士的忠骸迁葬于卢沟桥畔。1946年3月，北平市政府的各界人士在八宝山忠烈祠为其举行隆重的入祠仪式，公祭赵登禹。1947年3月13日，赵登禹生前在北京居住过的北河沿大街被命名为“赵登禹路”。北京通州古运河西岸的东大街也更名为“赵登禹大街”。中华人民共和国成立后，中央人民政府给赵登禹将军的家属颁发了由毛泽东主席签署的烈士证书。毛泽东主席高度评价赵登禹等国民党抗日将领，称赞他们“给了全中国人民以崇高伟大的模范”。
2009年9月10日，在中央宣传部、中央组织部、中央统战部、中央文献研究室、中央党史研究室、民政部、人力资源社会保障部、全国总工会、共青团中央、全国妇联、解放军总政治部等11个部门联合组织的“100位为新中国成立作出突出贡献的英雄模范人物和100位新中国成立以来感动中国人物”评选活动中，赵登禹被评为“100位为新中国成立作出突出贡献的英雄模范人物”。