敌人从两位牺牲的同志身上发现了一枚杨靖宇的印章，知道正在围追的是共产党抗日联军的重要领导人时，他们就像疯了一样紧紧追赶，然后去抢功领赏。杨靖宇的处境十分危险。
2月22日，长白山的严冬里风雪漫天，气温达到零下四十度。杨靖宇穿着单薄的衣裳，已几天不见粮食了，又冷又饿，患病的身体还非常虚弱。他独自与敌人又周旋了一天后，来到濛江（今靖宇）县城西南保安村前约五里地的三道崴子山坡上过的夜，在寒夜中他冻得浑身发抖，这一夜他冻坏了鼻子和脸。天还没亮又动身，开始了新的一天的战斗。
23日清晨，杨靖宇被敌人的一个坐探发现，他警觉起来，等那人一走，他立刻向山下跑去，走出约有一里地后，他停下来，把身边所有的文件都烧掉了，他已经做好了最坏的准备。那个坐探发现了杨靖宇后，迅速地跑到保安村向那里的特务报告了这一情况，特务又报告了濛江（今靖宇）县的伪警务科。顿时敌人集结了兵力，开着车向坐探报告的地点火速奔来。他们扑空后，又顺着杨靖宇的脚印追赶，最后把杨靖宇死死地包围了。
杨靖宇发现敌人后，双手举枪向敌人射击，边打边退，一直退到一棵大树下，倚在树后向敌人猛烈地射击。敌人见只有他一个人，便拼命叫喊着：
“投降吧，杨靖宇！投降可以让你做东边道司令！”
“投降吧，你跑不了了！”
敌人边喊边向他压过来。杨靖宇继续用大树做掩护，又是一连串仇恨的子弹射出杨靖宇的枪堂，这枪声就是杨靖宇对敌人最好的回答。
敌人再次高喊：
“杨靖宇投降吧，投降可以当大官！”
“投降吧，你已经被包围了！”
杨靖宇按奈不住自己的怒火，他高声地向敌人喊道：
“共产党员宁死不投降，为革命牺牲没有什么可惜！”
他边喊边猛烈地向敌人射击。又是几十个敌人倒下去，敌人感到用劝降的方法叫他投降是不可能的，杨靖宇这样顽强地抵抗，抓活的也是不可能的。于是敌人穷凶极恶地重新组织力量向杨靖宇射击。
杨靖宇一个人与几百个敌人打了二十多分钟。他如同一个钢铁铸成的人，高高屹立在大树旁，大义凛然，威武不屈。敌人胆颤了，在这位视死如归的共产党队伍的高级指挥员面前，他们无论如何也不能理解：共产党人难道都不怕死吗？
又是猛烈的射击，使日伪军不敢靠近，他继续高喊：
“最后的胜利是中华民族的！”
“抗日联军万岁！中国共产党万岁！”
敌人用机枪向杨靖宇射击，杨靖宇身中数枪倒下了，鲜血染红了雪地。
杨靖宇牺牲后，凶残的日军指挥官割下了他的头颅，剖开他的腹部，他的肠胃里一粒粮食也没有，只有没有消化掉的树皮、草根和棉絮。连这些惨无人道的敌人也不能相信眼前的事实。
敌人杀害了杨靖宇后，在他们的报纸上用大号铅字印着非常醒目的标题：“杨靖宇部已被肃清”、“怨敌杨靖宇射杀！”他们还得意忘形地向远在东京的日本天皇报告：“大东亚圣战基地——满洲完全砥（d！）定”，“抗日力量从此可以绝灭”。为此，日军司令特别宣布：所有“讨伐”杨靖宇的部队放假三个月。
但是，敌人高兴得太早了。就在他们放假还不到三天的时候，抗日联军的的斗争又出现了。抗联一路军的同志们没有被吓倒，他们踏着烈士的足迹，继承烈士们的遗志又奔向了新的游击地区。杨靖宇牺牲以后，原抗联一路军的副总指挥、副政治委员兼政治部主任魏拯民同志接替了杨靖宇的职务，领导抗联一路军的同志们，继续坚持东北的抗日游击战争。
杨靖宇牺牲后不久，魏拯民同志带领抗联第一路军的将士们来到长白山的密林深处，为他们尊敬的杨司令举行追悼大会。会上同志们悲痛欲绝地痛哭起来，魏拯民代表全军将士们向杨靖宇致了悼词，悼词是这样写的：“杨总指挥的牺牲，是我们全党全军和全国人民的一个重大损失。但是，我们不要忘记，杨总指挥是被日本帝国主义强盗杀害的。这血海深仇，我们一定要报！同志们！革命的战士们！抬起头，挺起胸，握紧枪，为东北和全国人民报仇！为杨总指挥报仇！”“杨靖宇生前没有完成的事业，要由我们来完成。到革命胜利的那一天，我们每个人，都要无愧于心地在杨靖宇同志的墓前说：靖宇同志，我们在你之后做了我们应该做的事！”魏拯民同志的声音中带着对日本帝国主义的仇恨，对战友的深切怀念、对战士们的鼓励、对革命的坚定不移之情。同志们把悲痛化为了力量，他们一直唱着杨靖宇生前为他们写的军歌去勇敢杀敌，直至把日本帝国主义赶出全中国去。
1946年，为了纪念抗日民族英勇杨靖宇，杨靖宇生前曾英勇战斗过和牺牲的地方——濛江县被政府改为靖宇县。通化市各界人们在纪念杨靖宇殉国六周年的日子里，举行了杨靖宇等革命烈士的追悼大会，濛江（今靖宇）县与此同时也召开了追悼会，出卖杨靖宇的两个叛徒也当场被正法。
解放后，党组织千方百计地找到了杨靖宇的遗体和头颅。1954年为了纪念这位伟大的抗日英雄和中国人民的优秀儿子，长白山区的人民在通化市郊区修建了“靖宇陵园”。朱德同志亲自为陵园写下题词：“人民英雄杨靖宇同志永垂不朽”。1958年2月23日，是杨靖宇牺牲十八年的纪念日，这一天在陵园举行了杨靖宇烈士的遗体安葬仪式。党、政、军和抗日根据地、东北抗联的代表、通化市的人民共九千多人参加了仪式。党中央、国家和国务院的领导人毛泽东、朱德、周恩来都送来了花圈。曾和中国人民共同抗击过日本帝国主义侵略者的朝鲜人民的伟大领袖金日成同志也送来了花圈，表示了朝鲜人民的哀悼。
杨靖宇只活了三十五年。在这三十五年中，他把自己的生命溶在中华民族的解放事业中。五十多年过去了，人们仍然记得他对革命作出的贡献，仍然深深地怀念着他。长白山地区仍流传着这样一首赞美他的歌：
十冬腊月天，
松柏枝叶鲜。
英雄杨靖宇，
长活在人间。