第二天天亮后，日军增援部队赶到，向陈安宝的部队发起猛攻，陈安宝部阵地逐步缩小。他仔细察看周围地形后，准备在天黑后冲破敌人的包围圈继续向南昌挺进。下午4时，敌军一部分已侵入桐树庙西北高地，直接威胁到整个部队的安全。陈安宝急率师长刘雨卿、参谋长徐志勋督促、带领身边仅余的特务排向敌人反攻，很快夺回了被敌侵占的桐树庙西北高地，而刘师长却负伤了。5时10分在左翼龙里张阵地，战士们与日军展开肉搏战，战况之惨烈前所未有。陈安宝的预备队已经用完，为挽回战机、保证反攻南昌的战略计划得以实施，他就带着随从官兵冒着猛烈的敌机炮火赶往督战。他正奔跑在中途的田埂上，突然敌机低空飞来猛烈扫射，跟着投下数枚炸弹，炸弹在陈安宝身旁爆炸，陈安宝在反攻南昌的战斗中壮烈殉国，年仅48岁。
陈安宝是江西抗日战场上牺牲的最高一级的军事将领，也是全国抗战以来第一位牺牲的军长。5月7日，正在策划组织反攻南昌的薛岳将军，惊闻陈安宝以身殉国的噩耗，悲痛欲绝。
