日军在进攻冀南的同时，还调集济南、德州、禹城的日军，分三路合围范筑先的游击司令部所在地——聊城。
十三日上午，范筑先在聊城召开军事会议，研究迎击日军的作战方案。他首先向大家介绍说：“日军从济南、德州、禹城调集重兵，分三路向聊城合围而来。现在大家讨论一下，我们应该怎样应对？”
工作在范筑先身边的共产党员姚第鸿第一个发言：“我们应该在日军到来之前撤出聊城，然后以游击的方式打击敌人。这样既能保住聊城不被破坏，又可以避免大量的人员伤亡。”
范筑先摇着头说：“我不赞成这个主张。韩复榘畏敌怯战，日本人还没到，就弃城跳跑。我们把人家骂得一文不值。现在日本人真打到聊城了，我们也和韩复榘一样，不等日本人来到就弃城而逃。这不是我们自打耳光吗？”
共产党员张郁光说：“我们是为了避免和敌人硬拚，是为了寻找更好的机会消灭敌人。这和韩复榘的畏敌怯战，是有本质区别的两码事。”
“不都是不敢和敌人拚命吗？”范筑先固执地说：“不管你们怎么说，反正我不能不战而逃。我决定留在聊城，就是要和日军拚命的。”
“和日军拚命也要拚得更有价值，也要讲究策略。……”姚第鸿还想和范筑先争辩，被范筑先的高级参议员、共产党员袁仲贤拦住了。袁仲贤说：“既然范司令不赞成提前撤出聊城，我们就采取别的方案。”
大家都问：“别的什么方案？”
袁仲贤没有回答，而是转身望着范筑先：“范司令，你看这样好不好？我们首先把各机关人员、各学校学生全部转移到农村，把枪支弹药都运到城西南的张炉集，把所有的群众都撤到城外。……”
范筑先点点头，表示认同。
袁仲贤接着说：“然后，组织一支精干的小部队留在城内负责城防，等敌人进攻时从里面往外打；其他部队全部撤到城外，隐蔽起来。敌人进攻时从外面往里打。这样就对敌人形成了内外夹击之势。”
“这个方案我赞成。”范筑先接受了袁仲贤的提议。
大家也都表示同意。
……
于是，范筑先任命军法处处长刘佩之为城防司令，率游击营和第二支队的两个连负责城防，待日军进攻聊城时，从里面向外打击敌人。他自己则一方面动员群众尽快撤出聊城，一方面迅速将部队调出聊城，隐蔽在城外，准备内外夹击敌人。……
十四日上午九时，日军先头部队的步炮兵三百余人、汽车坦克十余辆，在飞机配合下，逼近聊城近郊。此时，各机关、学校的人员已陆续撤出聊城。
就在范筑先也准备出城时，国民党山东省民政厅长李树春，突然乘汽车从临清赶来，与范筑先大谈整编部队的问题，之后又要求范筑先陪他吃饭，一直拖到下午四点才离开。
这时，张郁光、姚第鸿已经带领部分人员撤到城外。忽然，一个公署的工作人员跑过来说：“范司令还在城里。”
张郁光着急地说：“说好的一块出城，老司令怎么没出来？”
那工作人员说：“范司令让我们先走，说他随后就到。不知怎么回事，到现在也没有见到他。”
张郁光和姚第鸿商议说：“可能是有什么事耽误了，咱们进去看看吧。”
“好。”姚第鸿马上向大家说：“你们先走。老司令还在城里没有出来，我们进去看看。”说完，便和张郁光一道向城里跑去。
赶到城里，只见范筑先也正准备出城。姚第鸿焦急地说：“老司令，你怎么还在这里呀？”
范筑先笑着说：“有点事，耽误了。”
张郁光说：“快走！再不走就来不及啦！”
“好！这就走！”
……
就在这时，一个士兵跑进来说：“报告范司令，日军的火力封锁了出路，我们已经出不去啦。”
范筑先沉思一下，果断地说：“也好。那我们就留下来，和这些守城的将士一道守城。”
“对！”“就这么办！”张郁光、姚第鸿也都下了决心。
于是，他们立即进行了守城作战的部署。游击营、卫队营、手枪连、传令队的官兵立刻进入作战状态。
在城东关布防的民军第一路在日军还未攻打聊城时就放弃阵地逃走，范筑先的参谋长王金祥，也趁机以追赶民军第一路和调集部队为名，从北门带着游击营的一个连溜出城外，整座城池陷入日军包围中。下午四时，日军首先从南门攻城，游击营同日军在南门展开激战。在日军爬城的危机时刻，范筑先、姚第鸿、张郁光率五十余人赶来增援，连续打退日军数次进攻，毙伤日军数十人，守城部队也伤亡三十余人。
十四日黄昏，日军攻占聊城东关，随后在猛烈炮火配合下，由三个方向爬城。范筑先、姚第鸿急率传令队赶到东门，经过两个多小时的激战，打退日军三次进攻。此时通往各县的电话线尚未被日军切断，范筑先用电话命令各县派部队火速支援。但是在东南方向的第五、六、二十一支队均被寿张、阳谷、东阿的“忠孝团”部分反动武装所阻止；高唐驻军由于日军的围攻，也不能来援；在大峰山活动的第十支队二团，接到****鲁西特委军事部长王幼平“聊城危机，火速来援”的急信后，由团长刘致远率五个连火速奔赴聊城，但一时还未到达；驻冠县的第十支队奉命在金滩镇阻击大名的日军，也不能前来增援。
当夜十二时，通往各县的电话线被日军切断，东关的敌人又开始进攻。范筑先和张郁光、姚第鸿急率传令队到东门督战，并命令刘佩之从传令队、执法队、武术队中挑选出30多名战士，从西门隐蔽突围。由于日军机枪封锁，突围失败。
十五日拂晓，范筑先把司令部转移到光岳楼下，指挥部队四门防守。此时，攻城日军增至700余人，在飞机配合下，再次向东门守军发起猛攻。范筑先和姚第鸿再次赶到东门督战。经过激战，打退日军三次进攻。战斗中，范筑先左臂被炮弹炸伤，三十余人壮烈牺牲。上午九时，日军用大炮平射，将东门轰开后，蜂拥入城。范筑先由东城门上退至光岳楼下，继续组织部队同日军展开血战。战斗中，范筑先的腿骨被日军飞机打断，警卫人员要背他到德国天主教堂办的医院急救。范筑先沉吟一下，含着眼泪说：“我已年过半百，死就死了。你们还年轻，以后抗日还要靠你们。我在这里掩护，你们快走！”
警卫人员哭着说：“我们不走。就是死也要死在一起。”
范筑先凛然一笑：“哪有死在一起的道理。你们快走！”
警卫人员：“我们坚决不走！”
范筑先急了：“你们走不走？再不走，我先毙了你们，我再自杀！”
几个警卫人员见拗不过，只好哭着走了。
此时，范筑先已经陷入日军的重重包围之中。当日军从四面八方向他冲来时，他毅然举起手枪，自戕殉国。同时殉国的还有七百多守城将士和我党派去的张郁光、姚第鸿等人。
噩耗传出，举国悲痛。国民政府在重庆举行追悼会，******亲自题写挽联。******闻讯后黯然神伤，为失去这位杰出的同盟者扼腕叹息。****中央在延安举行隆重的追悼会，并由主要领导人题写挽联。
朱德、彭德怀题写的挽联是：
战事方酣，忍看多士伤亡，显其忠勇；
吾荠尚在，势必长期抵抗，还我河山。
董必武、吴玉章题写的挽联是：
三友见精神，松体遒，竹身直，梅花亦自清高，格老气苍，
直到岁寒全晚节；
一门尽忠烈，夫殉职，妻为民，子女都称勇武，顽廉懦立，
共纾国难绍遗风。
