1943年底至1944年初，郁达夫的生活环境发生了新的变化。当时，日本军部把原本设在巴东的驻苏门答腊岛军政部迁移到武吉丁宜，同时为加强统治力量，又在武吉丁宜设立了驻苏岛的宪兵总部。这样，武吉丁宜这个原先驻兵不多，并且仅设有宪兵分队的偏僻山城顿时成了日本占领军的政治与军事重镇。
新设立的宪兵总部成员，全部都是从昭南岛(即新加坡，日军占领后改称昭南岛)调遣过来的，其中有一个名叫洪根培的福建籍青年，曾在昭南岛兴亚炼成所受过训练，对新加坡的文化界情形十分了解，也知道巴爷公务赵豫记酒厂的老板赵廉就是曾在新加坡《星洲日报》担任编辑的着名文学家郁达夫。起初，洪根培并没有立即向日本宪兵部告发，郁达夫也巧与周旋，有时还请他喝酒、吃饭，以示笼络之意。洪根培也曾向郁达夫表示过：“中国人应当维护中国人。”
但后来，洪根培因看上郁达夫一位朋友的未婚妻，托请郁达夫从中说合未果而怀恨在心。同时，巴爷公务中华学校原先一个校长孙某，被校董事会解聘后，曾委托郁达夫为他说情，意欲保全校长的位置，郁达夫没有答应，因而也心存不满。于是，这个孙某便和洪根培勾结起来一同去干那种伤天害理、卑鄙至极的罪恶勾当。洪根培向宪兵总部告发郁达夫的真实身份，并诬陷他是联军的间谍，中华学校的原校长孙某则出面作证。
洪根培告密的消息很快便被从新加坡流亡到巴爷公务的一群华侨文化人所获悉，他们感到了极大的不安，因为过去一段时间，正是郁达夫“一夫当关”，以一个“富商”的身份及种种韬晦之计蒙蔽了敌人的眼睛，保证了大家的安全。现在，郁达夫的真实身份业已暴露，这也就意味着这群流亡文化人的安全地带被突破了，他们随时都有被逮捕的危险。
胡愈之等人劝告郁达夫转移到别处暂避一下，郁达夫不肯，此时此刻，他反倒一改初来乍到时的惶恐与不安，表现出意外的冷静和沉着：“我是躲避不了的。最近宪兵每天到我家里来喝酒闲谈，虽然没有说穿，显然我已被监视了。我是逃不了的，索性不动声色，等事情爆发了再作打算。但你们应当先离开。不然，事情怕牵连的太大。”
郁达夫的分析是合乎情理的。经过协商，这群流亡文化人决定立即分路疏散，胡愈之和沈兹九去棉兰，张楚琨、高云览等人则去巨港。而郁达夫却已成了敌人的网中之鱼，受到宪兵的严密监视，无法脱身了。
经过半年多的调查取证，日本宪兵终于完全查清了赵廉一案。1944年8月的一天，郁达夫被宪兵部的一位宪兵班长叫了去。在调查取证期间，宪兵部几乎收集到了郁达夫过去的全部着作。在宪兵部，那位宪兵班长指着这些书问道：“这些书是谁作的？”
“是我作的。”郁达夫一见这些作品，知道他们已有所准备，便镇定下来从容地回答。
“怎么你又是赵廉呢？”
“赵廉是本名，这是笔名。——中国作家不少这样的例：
如鲁迅即周树人，茅盾即沈雁冰，所以郁达夫即赵廉，哈哈哈……”
宪兵班长见他态度自若，神情也有所缓和：“你害得我们好苦啊！为了你的案子，我们工作了大半年，到上海、东京都去调查了。”
“啊啊！是吗？你们怎么不先问问我呢？如先问问我，我早就告诉你们了，何必费这么多时间去调查？”郁达夫依旧神色从容，不慌不忙。
“为了调查你的事，我们花了很多钱。”
“钱吗，我这里有，你们要，拿去用好了。”说着，郁达夫立即给了他一千块钱。
直到这时，郁达夫依然希望能够利用金钱去打动、收买日本宪兵。不仅如此，自这天起，郁达夫也比以前更频繁、更殷勤地请那些经常去他家“拜访”的宪兵们喝酒，吃“支那料理”，并且每次都要尽兴而止。
日本宪兵弄清了郁达夫的真实身份以后，并没有立即对他采取什么行动。对此，胡愈之在《郁达夫的流亡和失踪》一文中作了如下分析：
当时我们研究这件事，觉得也没有什么奇怪。因为郁达夫是一个着名作家，在日本的名声很大，宪兵侦察的结果，知道他在沦陷时期，并无反日的实际活动，但他有民族的良心，如果把他拘捕起来，他一定宁愿牺牲，不愿用郁达夫的名义和敌人合作。如果把他杀掉徒然显示日本的残暴，对于日本并无好处。所以这一件案子实在不好办。倒不如把这案子瞒下，暂不举发。同时仍加严密监视，好在他是逃不了的。
我相信日本宪兵既没有把他拘捕，又不强迫他和日本合作，原因当在于此。
而王任叔在《记郁达夫》一文中则认为，日本宪兵之所以没有立即追究，除了上述原因以外，或许还有这样一种顾虑，也就是久碍于宪兵部的面子，不好张扬：连自己部里都有个抗日分子冒名做翻译，说出去未免有失察、渎职之嫌。
尽管表面上郁达夫安然无恙，和过去一样悠闲度日，但他对自己的现实处境还是非常清醒的。他知道，在宪兵的严密监视和控制之下，灾难和不幸随时随地都会降临到自己的头上。
自1944年初他的真实身份暴露以后，每年岁首，他都例作遗言，以防不测。1945年阴历正月初一这一天，他写下了这样一份遗嘱：
余年已五十四岁，即今死去，亦享中寿。天有不测风云，每年岁首，例作遗言，以防万一。
自改业经商以来，时将八载，所得盈余，尽施之友人亲属之贫困者，故积贮无多。统计目前现金，约存二万余盾；家中财产，约值三万余盾。“丹戎宝”有住宅草舍一及地一方，长百二十五米达，宽二十五米达，共一万四千余盾。凡此等产业及现款金银器具等，当统由妻何丽有及子大雅与其弟或妹(尚未出生)分掌。纸厂及“齐家坡”股款等，因未定，故不算。
国内财产，有杭州场官弄住宅一所，藏书五百万卷，经此大乱，殊不知其存否。国内尚有子三：飞、云、均，虽无遗产，料已长大成人。地隔数千里，欲问讯亦未由及也。余以笔名录之着作，凡十余种，迄今十余年来，版税一文未取，若有人代为向出版该书之上海北新书局交涉，则三子之在国内者，犹可得数万元。然此未知之数，非确定财产，故不必书。
酉年元旦
当时，郁达夫的公开身份仍是一个家财万贯的“富商”，所以遗嘱中的现金、房产及藏书量等等都不无夸饰之处，所谓“年已五十四岁”、“改业经商以来，时将八载”云云，也都是“伪称”。
自撤出新加坡，流亡到苏门答腊西部小镇巴爷公务以后，郁达夫基本上结束了他一生的笔墨生涯，只是偶尔写一两首旧体诗，借以抒发自己的情怀。
1945年春，他在一位朋友的一幅梅花图上，题写了这样一首画梅诗：
十年孤屿罗浮梦，每到春来辄忆家。
难得张郎知我意，画眉还为画梅花。
（《题新云山人画梅》）
这是目前人们所能看到的郁达夫最后一首诗，也是他留传下来的最后一件文字作品。这首堪称“绝笔”的诗作，充分表达了一个流落海外、陷于魔掌而又无法脱身的游子对故国和家园的一片眷眷思念之情。
1945年8月15日，日本帝国主义终于宣布无条件投降。
当郁达夫从广播中听到这一消息后，他欢欣鼓舞，兴奋异常。
然而，正当郁达夫与当地侨民一起欢庆胜利，准备迎接联军的到来时，日本法西斯却在兵败撤离之前，向郁达夫伸出了罪恶的黑手。因为郁达夫是一个在国内外都很有影响的文学家，又曾在日本宪兵队耳闻目睹了日本法西斯的种种机密和暴行，在未来审判战犯的国际法庭上，他无疑会是一个很有说服力的证人。为了卸脱罪责，日本宪兵自然要消灭他这个证人。
1945年8月29日晚，郁达夫正和几个朋友在家里兴致勃勃地打牌、闲谈。
“赵廉，赵廉！”突然，一个素不相识，看上去大约20多岁，长得既像台湾人又像印尼人的青年，手里拿着一封信急促地叩门。
郁达夫应声走到门口，他用马来语与来访的青年交谈了几句，然后回到客厅对大家说：“我有点事情要出去一趟，很快就回来。”
说完，穿着睡衣和木屐，匆匆地走了出去。从此以后，他就再也没有回来。第二天凌晨，他的妻子何丽有生下了他们的第二个孩子——女儿美兰。
经过很长时间的调查，最后终于证实，年仅50岁的郁达夫的确是被日本宪兵所秘密绑架和杀害，遗骸埋在距武吉丁宜大约7公里的丹戎革岱的荒郊野外。
郁达夫遇难后，1949年何丽有再次结婚，嫁给了一位印尼商人。1960年印尼实行排华政策，何丽有及其家人也回到国内。最初，她被安排在海南的一个华侨农场做工，后来又于1976年转移到香港定居。
新中国成立不久，人民政府就追认郁达夫为革命烈士，并且在他的故乡浙江省富阳县的鹳山建立了一座“双烈亭”，以纪念在抗日民族解放战争中先后壮烈牺牲的郁达夫及其胞兄郁华。