1937年7月7日夜，日军在北平西南卢沟桥发动卢沟桥事变，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。”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，他不顾伤痛依旧坚守一线，官兵们见此场景与日军舍命拼杀。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。