１９３１年１０月２１日，劉天章等因叛徒出賣被捕,。在獄中,，敵人對他軟硬兼施，酷刑拷打,，妄圖從劉天章等人身上獲取我黨的重要機密,。但劉天章始終堅貞不屈，經(jīng)受住了殘酷折磨和摧殘,，保守了黨的機密,，堅守了共產(chǎn)黨員的革命氣節(jié)。不久,，劉天章深知敵人對他們要最后下毒手,，犧牲是不可避免的，便脫下自己身上的破毛衣請獄中的黨員轉(zhuǎn)交給黨組織,，作為他最后交納的黨費,。

１９３１年１１月１３日下午，劉天章在太原英勇就義,，時年３８歲,。他的戰(zhàn)友趙九鵬曾賦詩撰文紀念他：“太原鬧革命，潛足亦潛行,。義起平定縣,，血染阜平城。赫光死奮勇,，天章受酷刑,。火鏈盤腰燒,，凜然貫長虹,。灑遍烈士血，山河換光明,。光華開昌運，是慰在天靈,?！?/p>

新中國成立后，山西黨組織和人民群眾找到了劉天章烈士的遺骸,，舉行了隆重的安葬儀式,，并在太原雙塔寺修建了烈士墓,，永志紀念。