1940年5月，日軍為了控制長江交通、切斷通往重慶運輸線，集結30萬大軍發動棗宜會戰。5月1日，張自忠親筆昭告各部隊、各將領：“國家到了如此地步，除我等為其死，毫無其他辦法。更相信，只要我等能本此決心，我們國家及我五千年歷史之民族，決不至亡于區區三島倭奴之手。為國家民族死之決心，海不清，石不爛，決不半點改變?！?/p>

張自忠率2000多人東渡襄河后，一路奮勇進攻，將日軍第13師攔腰斬斷。日軍隨后以優勢兵力對張自忠所部實施包圍夾攻。張自忠毫不畏縮，指揮部隊向人數比他們多出一倍半的敵人沖殺10多次。日軍傷亡慘重。

5月7日拂曉，張自忠東渡襄河，率部北進，同時受命以僅有對方一半的兵力圍殲南北兩路日軍，更不幸的是，張自忠的電報密碼被日軍截獲破譯，日軍當即調集兩個師團另加四個大隊奔襲而來。14日，雙方發生遭遇戰。

15日，張自忠率領的1500余人被近6000名日寇包圍在南瓜店以北的溝沿里村，激戰展開。下午，被炮彈炸傷右腿的他與剩下的十幾名衛士奮勇抵抗，到16日下午2時，張自忠手下只剩下數百官兵，他將自己的衛隊悉數調去前方增援，身邊只剩下高級參謀張敬和副官馬孝堂等8人。

不久，大群日兵已沖到面前。根據日方資料，日軍第四隊一等兵藤岡是第一個沖到近前的。突然，從血泊中站起來一個身材高大的軍官，他那威嚴的目光竟然使藤岡立即止步，驚愕地愣在那里。沖在后面的第三中隊長堂野隨即開槍，子彈打中了那軍官的頭部，但他仍然沒有倒下！清醒過來的藤岡端起刺刀，拚盡全身力氣猛然刺去，那軍官的高大身軀終于轟然倒地。這時是1940年5月16日下午4時，一代抗日名將張自忠英勇就義！

張自忠犧牲后，人們發現他身有八處傷口，其中炮彈傷二處，刺刀傷一處，槍彈傷五處。日本人一起膜拜他的遺體，用上好木盛殮，并豎木牌，全軍向他行禮。甚至在他的遺體運回后方之時，日軍停止空襲一日，避免傷到他的忠骸。日軍設在漢口的廣播電臺中斷正常廣播，插播張自忠陣亡的消息時稱：“我皇軍第三十九師團官兵在荒涼的戰場上，對壯烈戰死的絕代勇將，奉上了最虔誠的崇敬的默禱，并將遺骸莊重收殮入棺，擬用專機運送漢口。”

當英雄的靈柩經過宜昌時，全市下半旗，民眾前往吊祭者超過十萬人。