敌军据险阻击，1942年5月16日大雨滂沱，戴将军在一个小平山坡上指挥夺取敌军阵地时，不幸被敌军枪弹击中肺部，血流如注，当时又无医无药，伤口发炎溃烂，进军至茅邦时，流尽最后一滴血，5月26日下午5时40分与世长辞。年仅37岁。全军闻之，无不泪下。

当时缅境无木棺，将军马革裹尸回国。途经保山，由于戴将军驻军保山年余，军纪严明，深受人民群众之爱戴，因之保山家家户户门前设祭。复经昆明、贵阳、柳州等地，至全州，将遗体安放于湘山寺内，沿途民众，隆重奠祭，无不怆然泪下，哀叹痛失英豪！

他的精神和业绩，在当时曾得到包括国共两党和美英盟国在内的各方面的高度评价，称他是近代以来中国军人中“立功异域，扬大汉声威”的“第一人”。

美国官方认为，同古保卫战是“所有缅甸保卫战所坚持的最长的防卫行动，并为该师和他的指挥官赢得了巨大的荣誉”。蒋介石对此的赞誉是:中国军队的黄浦精神战胜了日军的武士道精神。重庆的报纸称同古保卫战“无论在中国抗战史或世界大战史均有其不朽的价值”。英国的《泰唔士报》称之:“同古之命运如何，姑且不论。但被围守军，以寡敌众与其英勇作战之经过，实使中国军队光荣簿中增一新页。”

戴将军万里出征，为国捐躯，深受各族人民之敬仰和悼念。1942年秋季的一天，在国民党第5军留守处的广西省全县召开了一个大规模的追悼会，大会由国民党军事委员会桂林行营主任李济深主持。在戴安澜烈士的遗像前，放满了花圈和挽联。

蒋介石的挽联是:

虎头食肉负雄资，

看万里长征，

与敌周旋欣不忝；

马革裹尸酹壮志，

惜大勋末集，

虚予期望痛如何?"

中国共产党中央领导人都题赠挽联以悼念，悼词云:

外侮需人御，将军赋采薇。

师称机械化，勇夺虎罴威。

浴血东瓜守，驱倭棠吉归。

沙场竟殒命，壮志也无违。

――毛泽东敬挽

黄埔之英，民族之雄。

――周恩来敬挽

将略冠军门，日寇几回遭重创。

英魂羁缅境，国人无处不哀思。

――朱德、彭德怀敬挽

海鸥将军千古

气壮河山

――邓颖超敬挽

1947年秋，戴将军灵柩由广西全县运回芜湖赭山公园的小赭山南麓，安徽省各界人士为纪念戴将军为中华民族英勇牺牲的崇高爱国主义精神，将灵柩安葬于芜湖市风景如画的小赭山之阳，并筹建陵园。戴将军的老同事杜聿明、徐庭瑶等专程来芜主持葬礼，并致哀悼。

美国国会授权总统罗斯福，在戴安澜去世后，向他颁发了美国军团功勋章。罗斯福在签署颁发勋章的命令中写道:“戴安澜将军于1942年同盟国在缅甸战场协同援英抗日时期，作战英勇，指挥卓越，圆满完成所负任务。实为我国盟国军人之优良楷模。” 同年12月，国民政府发布命令，追赠戴安澜为陆军中将，并批准戴安澜的英名入似南京忠烈祠。

为了纪念戴安澜烈士的抗日英雄业绩，由安徽各界名流徐庭瑶、朱子帆等人发起，筹资创办一所工业职业学校，取名"安澜工业职业学校"。聘请戴将军之堂弟戴子庄为校长，校址定在芜湖市环城北路（即今芜湖市第二中学校址）。

1956年9月21日，中华人民共和国内务部追认戴安澜将军为革命烈士，1956年10月3日，中央人民政府内务部追认戴安澜将军为革命烈士，毛泽东主席代表中央人民政府向戴安澜将军的家属颁发了《革命牺牲军人家属光荣纪念证》，以褒彰将军，并致慰遗属。

为纪念戴安澜将军，芜湖市人民政府于1979年重新整修了墓地，并树立了石碑。左碑铭刻毛泽东、周恩来、朱德、彭德怀、邓颖超等先辈当年题赠的挽诗挽词挽联；右碑是将军生平简历；中碑是王昆仑所题“戴安澜烈士墓”。墓区林木茂盛，松柏长青，瞻仰的人们，终年不绝。