1942年7月，陈树谷告别老母，由上海新四军地下交通站的介绍，如期到达苏中二地委。经集中营逃出来的同志证明，地委决定陈树谷担任江都县委宣传部长。不久，日伪军对江都、高邮、宝应地区进行大规模“清乡”“扫荡”。二地委执行中共中央关于“精兵简政”的指示，陈树谷调任高邮县二区任区委副书记兼宣传科长。

    当时，高邮二区周围日伪据点林立。为此，中共高邮县决定给这些据点的伪军以致命打击。1943年夏收前，日伪军妄图在夏收中捞一把。针对敌人动向，陈树谷主动出击，发动几千名群众游行示威，并采取分块包围的形式进行威慑，迫使日伪军不敢轻举妄动。这年冬，敌伪变换手法，通过便衣活动，设立税卡，收税收捐。为了拔除这个税卡，扫清敌据点的外围障碍，12月25日下午，陈树谷带领特工干部，突然闯进伪军税务所夺枪，正在赌博的伪军吓得魂不附体，纷纷缴枪。此时，一个伪军趁大家不注意时逃跑了。很快，附近据点的两个排伪军赶来支援，见状，陈树谷一面应战，一面组织后撤。想不到，退到一个叫李家庄的地方时，又碰到另一路伪军。在腹背受敌的情况下，陈树谷的腿部被子弹打中了，带伤撤至李家庄北面时，不幸被捕，并被关押在张家庄据点。

    1944年1月初，十里尖伪据点被新四军拔除，张家庄的伪军见大势不好，决定撤离。8日深夜，伪军将遍体鳞伤的陈树谷架出据点，带至张家庄南面一块麦田中央，将其杀害。