杨靖宇牺牲前五天，两名警卫员下山找粮殉难。日寇从遗体上搜到杨靖宇的印章，估计他就在附近山上，于是加紧封锁各条道路。五天后的下午，杨靖宇只身到三道崴子路边，碰到几个打柴人，便请他们代买粮食、棉鞋。这几人中有一个是伪满的“牌长”，回村便告密。“讨伐队”迅速开到，将已无力奔跑的杨靖宇包围在一片小树林中。
日军留下的记载称，他们逐步逼近到50米处，喊话劝降，对方“连答应的神色也没有，依然用手枪向讨伐队射击”。讨伐队连续有5人中弹(1死4伤)。日军见生擒困难就猛烈开火，被围者左腕中弹一支手枪落地后，仍以右手持驳壳枪应战。有一弹击中胸部，对方才“被打倒而绝命”。日军根据追踪估算，认为他缺粮已有半个月，完全断粮也至少在5天以上，能够在零下20摄氏度且没有房屋的山林中坚持下来简直不可思议，于是将遗体送到县医院解剖。当肠胃被切开后，看到的只是草根和棉絮。在场的中国护士禁不住流下热泪，日本军官则狠狠地说：“算他是支那的一条好汉!”
