1937年7月7日夜，卢沟桥事变，佟麟阁时任北平南苑驻地指挥官，他在全军将校会议上慷慨陈词：“日寇消灭中国，是其根本目的。中国人只有一条出路，就是抗战！日寇阴谋侵占平津、吞并华北，吾辈首当其冲。……国家多难，军人当马革裹尸，以死报国！”并以军部名义发出命令：“凡是日军进犯，坚决抵抗，誓与卢沟桥共存亡，不得后退一步。”

　　大敌当前，佟麟阁视死如归，坚守南苑。时其父在北平城内病重，家人屡促归省，佟麟阁挥泪给妻子捎去书信：“大敌当前，此移孝作忠之时，我不能亲奉汤药，请夫人代供子职！”部属闻之，无不为之感动落泪，纷纷表示愿随将军共生死，奋勇杀敌。

　　1937年7月28日，日军发动猛攻。佟麟阁在指挥右翼部队向敌突击时，腿部被机枪击中，部下劝其退后裹伤，他对部下说：“大红门失守，全局被动，事急如此，我不能临阵而退。”佟麟阁不顾伤痛依旧坚守一线，官兵们见此场景声泪俱下，与日军舍命拼杀。日军地面进攻遭到重挫后，派战机狂轰滥炸。佟麟阁头部不幸被击中壮烈殉国，时年45岁。

　　1938年，毛泽东在延安追悼抗敌阵亡将士大会上，说佟麟阁等人“给了全中国人以崇高伟大的模范”；1946年，国民政府对佟麟阁进行隆重国葬；中华人民共和国成立后，佟麟阁被追认为革命烈士；2009年，佟麟阁被评为100位为新中国成立做出突出贡献的英雄模范之一。

　　据新华社石家庄10月24日电