张自忠将军置个人安危于不顾，坚持由副总司令冯治安率部负责襄河西岸的防务，亲率第74师、骑9师及总部特务营由宣城渡襄河截击日军。渡河前，他在给冯治安的亲笔信中写道：“因为战区全面战事之关系，及本身之责任，均须过河与敌一拼。”生死关头，采玉勉励儿子：“死生一视于义，不必以家事为念。”同时为鼓舞士气，亲笔告谕所部将士：“国家到了如此地步，除我等为其死，毫无其它办法。更相信，只要我等能本此决心，我们国家及我五千年历史之民族，决不致亡于区区三岛倭奴之手。为国家民族死之决心，海不清，石不烂，决不半点改变。愿与诸弟勉之。”张自忠将军率部渡河后，向枣阳攻击前进，与日军5 000余人血战竟日，复激战通宵。第二天，日军调集飞机20余架，炮20余门，轮番轰击。5月16日晨，张部进至宣城东北罐子口地区与日军展开激战，在日军猛烈炮火的轰击下，被迫退至南瓜店附近。日军得知第33集团军总司令部被包围，集中全力展开疯狂围攻。此时，张自忠将军身边只剩1 000余人。激战中，他左臂负伤，仍镇定自若指挥战斗，不幸腰部又被子弹击中。他倒在地上浴血督战，鲜血染红了山岗上的石块和他深爱着的热土。终因力量对比悬殊，所率部队伤亡殆尽。张自忠在最后时刻又身中5弹，弥留之际，望着如洗的碧空和布满山峦的春草，他留下了最后几句话：“我力战而死，自问对国家，对民族、对长官可告无愧，良心平安！”一代民族英雄，著名抗日名将张自忠将军壮烈殉国。张自忠将军的英雄壮举，使日军既感惊恐又甚为感佩，为其盛殓遗尸。国民革命军第38师收复方家集后开棺取出忠骸，另以陆军上将礼服重殓后将灵柩运往重庆。国民政府为张自忠将军举行了国葬，并颁发“荣哀状”，将其遗体下葬于重庆北碚山上。1940年8月15日，延安各界举行隆重的追悼大会，毛泽东亲笔题词：“尽忠报国。”周恩来亦在《追悼张荩忱上将》一文说：“张上将是一方面的统帅，他的殉国，影响之大，决非他人可比。……其忠义之志，壮烈之气，直可以为我抗战军人之魂！”1940年5月28日，重庆国民政府举行隆重葬礼。8月15日，延安各界人士举行张自忠追悼大会，毛泽东、周恩来、朱德分别送了挽词。1982年，中华人民共和国民政部追认张自忠为革命烈士。 抗战胜利后，北平、天津、上海、济南、汉口等几个大城市，都以他的名字命名一条街。1947年3月13日，北京的铁狮子胡同被命名为张自忠路。1995年5月16日，张自忠纪念馆在湖北省荆门市龙泉公园落成。