1940年5月初，日军由河南信阳、湖北随县、钟祥分三路西窜，企图与南下日军会师枣阳，消灭襄河以东的中国军队主力，减轻对武汉方面日军的威胁，进而掠取宜昌，叩击重庆大门，以胁迫重庆政府接受亡国的和平条件。第五战区长官司令部令右翼兵团总司令、三十三集团军总司令张自忠部东渡襄河截击日军。　　

　　接受命令后，张自忠在师旅长会上说：“我们奉令守住这条线，我们就决心在这条线上拼，与其退到后面也要拼，我们就不如在这条线上，拼得有价值、有意义。不奉命令，决不后退。万一不幸而拼完了，我与弟等也对得起国家，对得起四万万同胞。”5月1日，他在给部属将官的信中写道：“看最近情况，敌人或要再来碰一下钉子，只要敌来犯，兄即到河东与弟等共同牺牲，国家到了如此地步，除我等为其死，毫无其他办法。要相信，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。”在给其他友人的信中也表示：“趁未死之前，决为国家民族尽最大努力，不死不已，以必死之决心与倭寇相周旋。”可见，张自忠早已将生死置之度外，立下了为国捐躯的雄心壮志。　　

　　张自忠接到渡河截击敌人的命令后，将四个师的截击部队分为两纵队，已在襄河东面的左纵队分别向钟祥、官桥以北截击，右纵队由肖市渡河，经南瓜店向北截击。截击行动开始不久，部队连续报告战况不利，伤亡较重，张自忠焦灼万分。5月6日晚，总部召开会议，分析前线战况，张自忠感到国家正处危难关头，截击任务紧迫、艰巨，自己作为指挥员，应该身先士卒，马革裹尸，才能得到良心上的安慰。他在会上提出：“我明天过河去督战。”大家认为总司令应该坐镇统一指挥，但张自忠仍决意过河，并将总部事务交由副参谋长刘家鸾负责，嘱其有特殊重大事情，可与副总司令冯治安商量。当晚，张自忠给冯治安留下了这样一封信：因为战区全面之关系及本身的责任，均须过河与敌一拼，现已决定于今晚往襄河东岸进发，到河东后，如能与38团、179团取得联系，即率该两师与马师，不顾一切与向北进之敌死拼。设若与179团、38团取不上联络，即率马之三个团，奔着我们最终之目标(死)往北迈进。无论作好作坏，一定求良心得到安慰。以后公私均请我弟负责，由现在起，以后或暂别，或永别，不得而知。”　　

　　张自忠留下这封信后，于5月7日凌晨带领总部人员及直属部队，经肖市渡河，与马贯一的七十四师会合，迅即与北窜之敌遭遇，展开激战。后又奉令摆脱当面小股敌军，截击南下之敌。其间李宗仁曾电告张自忠，既为数军指挥员，不可亲临第一线，要他速返原地，统率所属各军。可张自忠未予采纳，仍率七十四师向黄龙挡、张家集截击。在张家集，张自忠亲自指挥部队击溃日军师团部非战斗人员，日军先头部队当即回头反击，后续部队亦迅速向前集结，向方家集夹攻，战斗十分激烈。两军正处对峙之时，张自忠又奉令往钟祥阻止企图过河西进的日军，便连夜向西南方向截击。5月15日在宜城罐子口与尾追之日军，又恶战一天，张自忠于当晚到达南瓜店。5月16日，日军五六千人，向南瓜店包围过来，并以多架飞机往返轰炸扫射，中国军队虽然士气旺盛，浴血奋战，终因敌人在兵力和装备上占绝对优势而完全溃散。包围圈越来越小，张自忠令总部非战斗人员和苏联顾问于午前撤离战场，并将身边仅有的骑兵和手枪队也派去支援战斗激烈地方，身边只剩下一名高级参谋，一名随从副官。他始终站在一个山头上指挥作战，左右劝其往东山脚下移动，他却坚定地说：“我奉命截击敌人，决不能自己退却!"他右肩和左臂先后受伤，仍不顾危险，沉着指挥。接着，他的腿部和胸部又中敌弹，张自忠命令左右赶快离开，并说：“我这样死得光荣，对国家，对民族，对长官心里都平安，你们要奋勇杀敌报仇。”此时，敌人已冲到跟前，举枪刺向为张裹伤的副官马孝堂，张自忠怒目圆睁，伸出一只大手抓着敌人的枪身，趁势立起；又一颗子弹飞来，穿透了他的小腹，他向后一坐，一颗子弹又射入右腮。誓死报国的张自忠将军身中数弹，慢慢倒在血泊之中，再也没能站立起来。卒年，他才49岁。　　

　　日军在打扫战场时，一名日军官看到一具着将军服装的遗体，便上前搜身，结果从遗体的左胸口袋中掏出一支派克笔，上面镌刻着死者的名字“张自忠”三个字！这名日军官不禁倒退几步，惊讶地端详着这位高大的将军遗体，他“啪”地立正，恭恭敬敬地向遗体行了军礼，然后命人将遗体抬往日军三十九师师部验证。当日军验证这确实是张自忠将军后，不禁为这位中国军人所折服，日军把张自忠将军安葬在一个土坡上，立一木牌，上面写着：“支那总司令张自忠之墓”。表明就连日军也不得不为张自忠的爱国精神所打动！　　

　　5月18日，三十八师找到张自忠将军的遗骸，派队送往快活铺总司令部。张自忠周身炮弹伤一处，刺刀伤一处，枪弹伤五处。三十三集团军总部将其遗体收殓，由前方将士祭悼三天。1940年5月28日又用专车运抵战时首都重庆。　　

　　1940年7月7日，国民政府公布了张自忠壮烈殉国的消息。　　

　　8月15日，陕北延安各界1000多人在中央大礼堂，为张自忠将军举行隆重的追悼大会。追悼会由朱德总司令主祭。毛泽东送“尽忠报国”挽词，周恩来题挽词“为国捐躯”。　　

　　11月16日，国民政府在重庆北碚梅花山隆重安葬了张自忠将军。国人为了纪念这位民族英雄，在北平、天津、汉口、徐州、济南、上海、重庆等城市，建立了张自忠路或张自忠学校。　　

　　1982年4月16日，中华人民共和国民政部追认张自忠为革命烈士。