1933年1月29日至2月8日，李春润先后分组派回44名义勇军骨干，分赴新宾、清原、凤城、宽甸、本溪等地，秘密恢复抗日队伍。孙铭宸以前方督导官的名义返回辽东抗日前线。 2月8日，孙铭宸从北平出发，化装成劳工从天津乘船，准备到大连登陆后再去抗日前线。不料，当船航行到大连港附近海面时，孙铭宸及同行的旅长齐洪治、参谋处长秦洪修、清原县长杨庆贤等被日军水上警察截捕。被捕后，孙铭宸才得知先遣人员有20人先后被捕，而自己官职最高肯定难逃虎口，遂写信嘱其后辈不忘血泪仇，继续完成父辈未竟之业，托同屋狱友设法捎回家中。在狱中孙铭宸多次经受敌人酷刑，始终坚贞不屈，痛骂倭寇侵华罪行，大义凛然，视死如归，后遭杀害。
孙铭宸于大连被捕惨遭杀害的噩耗传到北平，在北平的义勇军将士无不万分悲痛。李春润痛心异常，万分惋惜，曾"引咎自劾"，请求免职，要"以国民资格杀敌图功，以完未竟之业，而慰殉难先烈在天之灵"。
孙铭宸等19名义勇军将士壮烈殉国后，日伪政权欣喜若狂，他们以为彻底消灭了义勇军。哪知就在他们狂欢"庆贺"和"嘉奖"所谓"有功"人员之际，李春润重返辽东地区率领义勇军，殊死奋战，给日伪军以沉重的打击。
新中国成立后，中央人民政府为毁家纾难，抗日救国的革命先烈孙铭武、孙铭宸，分别颁发了《烈士证书》和《光荣纪念证》。清原县人民为缅怀先烈和铭记孙氏兄弟的英雄业绩，在烈士家乡南口前镇南三家子村，为孙氏兄弟分别树立了"忠烈碑"。
