1941年1月，杨靖宇率300余人攻下龙泉镇后，组织各方面军尽快向预定地点分散活动。但由于叛徒的告密，而使他们的活动路线暴露。日寇火速调集兵力，满山遍野疯狂追击。杨靖宇适应战局，立即命令直属部队分散活动，以迷惑敌人，自己率部离开濛江西部林区，准备与二方面军会合。
2月的一天，天气奇冷，气温降至零下四十多度。在经过几次激烈的遭遇战之后，杨靖宇身边只剩下60多人了。偏偏又有一个排长叛变投敌。敌人掌握了可靠情报，包围圈越来越小，情况极度严酷而险恶。杨靖宇决定把部队化整为零，自己只带几名战士，和敌人在茫茫林海中周旋。
杨靖宇对大家说：“现在情况很危险，我们最好分开走。”
“不，司令，我们活，活在一起；死，死在一起。和狗日的拼了！”战士们不愿意离开杨靖宇。
“就这么决定吧！多活一个人，就多一份革命力量，死在一块有什么好处？”杨靖宇坚定地对大家说。
于是，根据杨靖宇的安排，由黄生发带三名受伤的战士往回走，去找关系住下养伤，他自己则带领两名警卫员向前走，去联络部队。大家心里明白，在当时的环境下，往回走较为安全，因为敌人都往前面去了，找个空档就可以突围出去。可是往前走，危险就大了。在这生死关头，杨靖宇再一次把生路留给了战士。临别时，杨靖宇和黄生发等四人一一握手告别，并以无比深沉而坚定的口吻对大家说：“为了革命，我们要坚持到底。就是死，也不能向敌人屈服。革命，不管遇到多大困难总是会胜利的！”
与战士们分手后不久，2月15日，杨靖宇率两名警卫员转移到濛江县五斤顶子西北方的山坳里，又遭日军“讨伐队”600人的追击。他镇定地指挥两名战士且战且退，退到一个地形有利的地方，向敌人发动突然袭击，并趁敌人混乱之机，再次甩掉敌人的追击，转移到密林里转大圈子。在这次战斗中，杨靖宇左臂负伤，敌人便寻着血迹追寻而来。
2月18日，杨靖宇等转移到朝（阳）抚（松）公路南侧七斤顶子一带。他身边两名警卫员到附近屯子购买食品时不幸牺牲了。最后只剩下他一个人了。敌人从牺牲的抗联战士身上找到了杨靖宇的一颗印鉴，欣喜若狂，并以此断定了杨靖宇所处的方位，便紧缩包围圈，封锁交通，更加紧了对他的追击。此时，杨靖宇意识到两名警卫员出了危险，只好只身一个人在深山里转移和隐蔽。他丝毫得不到外界的物资接济，衣不暖体，食不裹腹。
2月23日下午，杨靖宇的行踪被伪装成农民的敌探告发，敌人从报告中所描述的体貌特征认定，这个人就是他们要寻找的杨靖宇！无数次领教过杨靖宇厉害的敌人，虽然知道杨靖宇是孤身一人，却还是怕得要命，于当日下午3时左右先后派出了100多名日伪军警扑向杨靖宇所在的三道崴子。
敌人顺着杨靖宇在雪地里留下的脚印蜂拥而至。杨靖宇发现敌人悄悄围了上来。他且战且退，神色依然像平时一样坚毅冷静。此时，他已经数日没有吃一点东西，只是以草根、树皮就着积雪充饥，身体虚弱极了。当敌人离杨靖宇仅50米左右时，敌人疯狂地喊叫起来：“你怎么抵抗也没有用了，归顺吧！”叛徒也跟着吼叫着：“放下武器，保留生命，还能富贵。”敌人杨靖宇镇定地倚在一棵大树下，顽强地用双枪抵抗着。日伪军步步紧逼，一次次狂叫着，要他投降，但他们得到的回答只有一颗颗愤怒的子弹。敌军官看到，要活捉已绝无可能，就下令用机枪扫射。罪恶的子弹打在英雄身上，杨靖宇倒在血泊之中，殷红的鲜血染红了周围的白雪。敌人在他身上发现除只有三支手枪外，仅剩下一些未来得及射向敌人的子弹！
1940年2月的一天，在日寇严密警戒下的吉林省濛江县的一所医院的手术室里，正在进行一次特殊的手术。手术台上，安放着一个满身枪伤的躯体。此时，一个满脸杀气的日寇高级军官，声嘶力竭地冲着中国医生狂叫着：‘立刻解剖！我要看看他肚子里装的到底是什么东西！‘
死者的腹部被打开了，解剖检查的结果表明，他的肠胃里没有一粒粮食，只有一些还没被消化的树皮、草根和棉絮。看来，这个人死前已有好几天没吃过饭了。在一旁观看的人偷偷问起他是谁，一个受了伤的伪军用颤抖的声音回答说：‘他，就是日本人悬赏十万大洋要活捉的人——东北抗日联军第一路军总指挥杨靖宇。”
据说，这位目睹对杨靖宇遗体解剖的日军官，从杨靖宇身上看到要征服中华民族是不可能的，从而对自己所进行的所谓“圣战”产生了怀疑与动摇，最后精神崩溃，用毒药先杀死了自己的妻女，然后自己也剖腹自杀。
为了纪念杨靖宇，1946年，濛江县被改为靖宇县。1958年，通化市修建了靖宇陵园。1978年，在杨靖宇殉国之处，建起了杨靖宇将军纪念塔，塔身正面镌刻着朱德于1958年2月为杨靖宇将军公祭安葬大会的题词：“人民英雄杨靖宇同志永垂不朽”十三个大字。
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