1942年3月19日，東瓜保衛戰開始。戴安瀾在致夫人王荷馨的信中寫道：“余此次奉命固守同古，……決心全部犧牲，以報國家養育。為國戰死，事極光榮。”他帶頭立下遺囑：只要還有一兵一卒，亦需堅守到底。如本師長戰死，以副師長代之，副師長戰死以參謀長代之。參謀長戰死，以某某團長代之。

戰斗中，掩體被毀，戴安瀾指揮將士利用殘垣斷壁、炸彈坑繼續抵抗。他還采取百米決斗術，等攻擊的敵人到達50米處時，才從戰壕里一躍而出，或用手榴彈集中投擲，或用刺刀進行肉搏。東瓜保衛戰歷時12天，200師以高昂的斗志與敵鏖戰，以犧牲800人的代價，打退了日軍20多次沖鋒，殲滅日軍4000多人，俘敵400多人，予敵重創，打出了國威。東瓜保衛戰斃傷日軍5000余人，掩護了英軍的撤退，取得了出國參戰的首次勝利。

1942年4月24日拂曉，棠吉之戰爆發。負責收復棠吉的第200師將士率先向日軍發起進攻。鑒于敵軍強大，戴安瀾便命部隊先行強攻棠吉西側的敵警戒陣地，并一舉奪下。

然而，此時局部戰斗的勝利，已無法遏制整個緬甸戰場上中英盟軍的潰敗。在激戰中，戴安瀾胸腹部受重傷，剩余官兵輪流用擔架抬著他，一邊與日軍周旋，一邊艱難奔波在緬北的高山峽谷和原始密林之中。1942年5月26日下午5時，戴安瀾傷重去世，享年38歲。

毛澤東為戴安瀾將軍賦詩《海鷗將軍千古》：外侮需人御，將軍賦采薇。師稱機械化，勇奪虎羆威。浴血東瓜守，驅倭棠吉歸。沙場竟殞命，壯志也無違。

1956年9月21日，中央人民政府內務部追認戴安瀾為革命烈士。2009年9月10日，戴安瀾被評為“100位為新中國成立作出突出貢獻的英雄模范人物”，2014年9月1日，戴安瀾被列入第一批著名抗日英烈和英雄群體名錄。