1941年1月25日，日軍在冀東制造了慘絕人寰的“潘家峪大慘案”，雷燁是唯一親臨現場的記者，他用筆和鏡頭記錄下日軍的滔天罪行，以大量第一手材料撰寫的長篇通訊在《晉察冀日報》發表，向世人揭露了日本法西斯令人發指的殘暴行徑。同時，他拍攝的潘家峪村民房屋被毀、上千人被害的照片，在《晉察冀畫報》上公之于眾，成為日寇瘋狂屠殺無辜平民罪行的鐵證。

1943年1月，晉察冀邊區第一屆參議會在阜平縣溫塘村召開，雷燁作為冀東分區的參議員出席了會議。會后，他把自己在冀東四年來的戰地攝影資料送往位于平山縣曹家莊的晉察冀畫報社，畫報社當即決定在《晉察冀畫報》第三期推出，并邀請雷燁留下選定照片和編寫說明，希望通過這些影像資料對冀東的抗戰進行全面而深刻的反映。

然而，命運卻在這一刻開了一個殘酷的玩笑。1943年4月19日，數百名日軍從南向北向曹家莊襲來。雷燁聞訊并沒有選擇立刻離開，而是緊急挨家挨戶敲門，通知村民撤離，直到第二天拂曉，日軍進村，雷燁才帶著警衛員匆忙撤離。當他們退到南段峪石堂村時，與敵遭遇，一場激烈的交戰隨即展開，雷燁不幸負傷，日軍企圖將他俘虜。在生死關頭，雷燁從容地砸碎了自己的相機、手表等隨身物品后，將槍口對向自己，用留下的最后一顆子彈，壯烈殉國，年僅29歲。

1938年11月6日，中國青年記者學會延安分會成立，毛澤東等當選該會名譽主席團成員，雷燁當選為該會第一屆理事會理事。在八路軍挺進環境極端險惡的冀東抗日最前線，雷燁發起并創辦了文藝刊物《路》《文藝輕騎隊》等，進行廣泛的抗日宣傳。在抗日前線，他用相機拍攝了數以百計的戰地寫真《轉戰長城內外》《馳騁灤河挺進熱南》《塞外烽煙》等，記錄了炮火硝煙中最真實的歷史瞬間。

2000年5月，雷燁入選《正義與勇氣——世界百名杰出戰地記者列傳》。2014年9月，雷燁被列入中華人民共和國民政部公布的第一批著名抗日英烈和英雄群體名錄。