1944年，国民党反动派掀起第三次反共高潮，蒋介石命胡宗南纠集了十几万军队进攻延安。1944年1月，中央军委命令杨得志司令员率领包括回民支队在内的冀鲁豫军区主力开赴陕北，当时马本斋接到命令后，心潮激荡，恨不得插上翅膀飞到延安。就在这时他突然感到颈后钻心剧痛，原来早在八公桥战役前，马本斋颈后就生了毒疮，由于战斗频繁，缺医少药，根本顾不上治疗，这次病情恶化，加之肺炎感染引发了高烧不退，很快处于昏迷之中，虽经军区后方医院抢救，最终未能挽回他的生命。
马本斋的去世，使抗日军民沉浸在万分沉痛之中，2月17日马本斋的追悼大会在清真寺举行。多位中央领导题挽致哀。毛泽东主席献以“马本斋同志不死”挽词，朱德总司令则以“壮志难移汉回各族模范，大节不死母子两代英雄”加以称赞。同年冬，冀中八分区行政公署将马本斋的诞生地东辛庄更名为本斋村，其后献县人民政府又设立了本斋回族乡。