包括劉桂五騎兵第６師在內(nèi)的東北挺進(jìn)軍不斷發(fā)展壯大，使日軍驚恐異常,。１９３８年４月１５日,，馬占山率部迫近日軍巢穴張北，日軍調(diào)集多支戰(zhàn)斗力量迎擊,。雙方激戰(zhàn)５晝夜,，馬部給敵人以重創(chuàng)，但自己亦彈糧將盡,，遂由武川向西撤,，以待整軍再戰(zhàn)。

１９３８年４月２１日夜,，馬部在今內(nèi)蒙古包頭市固陽縣紅油桿子村宿營時(shí),，被日軍包圍。劉桂五指揮警衛(wèi)隊(duì)反復(fù)沖殺,，直至次日早晨,，終因寡不敵眾，所部被敵人打散,。劉桂五在戰(zhàn)斗中被敵人的炮彈炸成重傷,，但依然拿手槍堅(jiān)持作戰(zhàn)，后因傷勢過重,，壯烈殉國,。６月９日，國民政府在西安革命公園為劉桂五舉行追悼大會,，八路軍總司令朱德,、副總司令彭德懷及陜西各界代表都贈送挽聯(lián)、發(fā)表講話,，頌揚(yáng)抗日英雄,。

新中國成立后，陜西省人民政府追認(rèn)劉桂五為革命烈士,，其靈柩也遷入西安南郊的革命烈士陵園,。在紀(jì)念西安事變２５周年之際，烈士陵園為劉桂五舉行了立碑典禮,。

內(nèi)蒙古自治區(qū)黨史學(xué)會常務(wù)理事趙殿武,，長期進(jìn)行劉桂五將軍事跡的尋訪和調(diào)查考據(jù)工作。他說：“作為后來人,，應(yīng)該向烈士大無畏的犧牲精神致敬,。這種精神時(shí)刻提醒我們勿忘歷史，奮發(fā)圖強(qiáng)?！?/p>