1942年2月，日军纠集重兵，对太岳抗日根据地开展疯狂的春季大“扫荡”。时任八路军第6军分区司令员兼第10旅旅长的范子侠，奉命在册井、魏家庄、柴关一线，执行反“扫荡”行动。10日，范子侠得知日军一个武器运送车队准备开进临城县城，他深入研究地形后，巧妙地多地设伏。清晨，日伪军乘卡车和摩托车满载军用物资进入伏击圈，还有伪军骑兵约两个连殿后。范子侠传令各连放过前方“开道”的敌军摩托车，在敌军卡车驶入伏击圈后突然攻击。趁敌人纷纷跳车逃命，范子侠命指战员迅速发起冲锋，很快把押车的日军全部消灭。敌前卫部队听到枪声大作，马上掉头增援，却进入了范子侠另设的一个伏击圈。在猛烈攻击下，敌人被全部歼灭。殿后伪军骑兵上前接应，又遭八路军顽强阻击，见日军车队已遭歼灭，伪军无心恋战，纷纷逃走。此战之后，慑于范子侠的声威，日军据守临城县城，多日不敢出动。

    1942年2月12日，范子侠率领部队在河北沙河县柴关一带反“扫荡”作战中不幸中弹，壮烈牺牲，时年34岁。延安《解放日报》以《悼范子侠等四位同志殉国》为题发表社论，刘伯承、邓小平在《新华日报》发文悼念，称他是“模范的布尔什维克，最忠实于中华民族解放事业的战士”。