1941年11月，日軍糾集5萬重兵，對山東抗日根據地沂蒙山區發動“鐵壁合圍”大“掃蕩”。八路軍一一五師和山東縱隊，奮力抗敵，山東分局直屬機關編為幾個大隊，憑借沂蒙山的有利地形，堅持游擊斗爭。

辛銳率五大隊的一個分隊20多位女同志隨部隊轉移。11月30日，辛銳的丈夫、山東戰時工作推行委員會副主任陳明在大青山阻擊敵人時壯烈犧牲。同日，辛銳的分隊在貓頭山與日軍遭遇，此時她已懷著5個月的身孕，為掩護同志們撤退，她小腹部中彈，緊接著兩個膝蓋骨受重傷，右膝蓋骨全部被打掉。當晚，她被抬到山東縱隊第二衛生所駐地火紅峪村。

12月17日，一股日軍突然來火紅峪一帶進行搜山“掃蕩”，同志們急忙抬著辛銳準備突圍，山路崎嶇，行走艱難，他們剛跑出150米，敵人就追了上來，機槍打得擔架附近的山石直冒火花，情勢十分危急。辛銳擔心同志們抬著她會受更大損失，大喊：“放下我，你們快走，沖出一個是一個。”抬擔架的同志堅決不肯，辛銳急了，厲聲命令：“我用手榴彈掩護你們突圍，要執行命令！”但戰友們仍抬著她邊打邊沖，辛銳果斷用力翻滾下擔架，一邊喊著“你們快跑，不要管我”，一邊朝敵人扔出了第一顆手榴彈。

硝煙中，敵人發現了她：“女八路，女八路，抓活的。”辛銳咬緊牙關，甩手扔出了第二顆手榴彈。兩聲巨響過后，沖在前面的敵人倒在了地上，辛銳也被一梭子彈擊中了胸部，敵人以為她已經失去了戰斗力，一個鬼子軍官沖了上來。

辛銳緊靠在一塊巖石上，手中還握著最后一顆手榴彈，當敵人距離她只有幾步遠的時候，辛銳直面沖上來的敵人，拉響了最后一顆手榴彈。巨大的爆炸聲中，23歲的辛銳和沖上來的敵人同歸于盡，她為抗日戰爭的勝利，流盡了最后一滴血。

上世紀80年代，辛銳夫婦遺骨遷葬于華東革命烈士陵園，時任國務院副總理谷牧題寫了碑文——陳明辛銳之墓。

2014年9月辛銳入選民政部公布的第一批著名抗日英烈和英雄群體名錄。