7日，卢沟桥事变发生，朱赤任国民党陆军八十八师二六二旅三团团长。“八一三”淞沪会战打响后，该部奉命调到上海，于闸北八字桥一带设防。日军多次向闸北防区发起猛烈进攻，由于朱赤早有戒备，精心策划，指挥有方，沉着应战，在这次抵御强敌的战斗中建立奇功，率部攻占日海军司令部，被晋升为该师二六二旅少将旅长。
10月26日晚，国民党50万大军奉命转移，朱赤所率二六二旅五二四团团长谢晋元，亲率第一营400多人固守四行（中央银行、中国银行、交通银行、农民银行）仓库，并负责掩护大军撤退。该旅其余部队由朱赤率领撤退，于11月上旬到达南京，参加南京保卫战。开始驻在中华门兵工厂，不久奉命固守中华门雨花台右翼阵地，建筑工事，阻击敌人进犯。
12月11日晨，日军以其优势之陆海空军，向中华门、雨花台阵地进攻。日军第六师团突破酋山，中国守军阵地工事大部被毁。朱赤率所部凭借险要工事抗击敌军，骄横之敌伤亡较重，仍未能进占该阵地。敌军因遭到打击恼羞成怒，遂于12日清晨，集中飞机100余架、大炮10门进行火力掩护，分数路进攻雨花台阵地。朱赤亲临阵地指挥战斗。这时，部队损失严重，只剩下一个特务连的兵力，突围已无望，遂决心拼力死战。朱赤命令士兵将几十箱手榴弹的盖子全部打开，用绳子把***串连起来，摆在阵地前沿，等到日军进攻至阵地前沿时，几百枚手榴弹全部爆炸，日军血肉横飞，遗尸遍地。不久，阵地全部被敌军炮火封锁，整个阵地成为，朱赤同全体官兵、共赴国难，壮烈殉国。
1937年11月初，日军直逼南京，朱赤旅受命固守中华门和雨花台阵地。出征前，朱赤把军旗升上去再降到一半，表示誓死杀敌的决心。12月11日，日军主力攻至中华门雨花台一线，与朱赤的第二六二旅发生激烈战斗。12日晨，多次进攻失败的日军恼羞成怒，集中了百余架飞机和数十门重炮猛攻雨花台阵地，以优势步兵进行集群冲锋。在日军重炮轰击中，朱赤被弹片击中，肠子流出来了，但他把肠子塞回，用弹夹的皮带勒紧后继续战斗。上午11时左右，朱赤呼吸困难，但他断断续续地说：“为国牺牲，无上光荣！” [2]殉国前，朱赤将军交待88师特务连连长郭学礼把他公文包里的作战地图和文件全部销毁，并留下遗言“把我尸体覆盖，不要落入倭寇之手”。“在那场战役中，88师262旅因弹尽力竭几乎全军覆没。