到了10点多种，还未见到敌机，毛岸英和高瑞欣又回到作战室。大约11点钟左右，凄厉的防空号突然吹响。正在值班的成普、参谋徐亩元和毛岸英等人冲出作战室，就近隐蔽。
从南方飞来的4架轰炸机飓风似的掠过志愿军总部上空后，向北飞去。人们凭常识估计：敌机大概又是去轰炸鸭绿江大桥了。于是，毛岸英等人又回到作战室。
可是，狡猾的敌机耍了一个花招。过了一会，敌机悄然转折回头，其中的一架敌机俯冲着飞临作战室上空，扔下几十颗凝固汽油弹。
就在这些汽油弹爆炸的瞬间，成普和徐亩元冲了出来，毛岸英和高瑞欣没有冲出来。
作战室是一座木板房子，随着一连串巨大的爆炸声，木屋变成了一片火海，火势中心的温度高达800摄氏度，已无法抢救。
人们从四面八方向木屋跑去，木屋消失了，剩下一堆灰烬，余温很高，站在好远的地方，热浪依然灼人。警卫排的战士们在灰烬中扒出毛岸英和高瑞欣的遗体，他们只剩下了骨头架子。
国际主义战士、毛泽东的好儿子毛岸英，牺牲在朝鲜的土地上，年仅28岁。
毛岸英牺牲后，彭德怀的心情十分沉重。他伤心地责备自己：主席将儿子交给我，我没有照管好，怎么向主席交代哟！但事已至此，无法挽回，彭德怀决定如实向党中央、毛主席报告。
周恩来收到电报后，鉴于毛泽东当时身体欠佳，未及时向毛泽东报告，先把电报压下来，后让叶子龙送给主席并附一信。直到1951年1月2日，才将毛岸英牺牲的电报送给毛泽东看。
不用说，毛岸英的牺牲，毛泽东是痛苦的。毛泽东的一家，为革命所做的牺牲太大了。在毛岸英之前，先后有五位直系亲属为革命而牺牲。他们是：毛泽东的妻子杨开慧，于1930年牺牲；毛泽东的两个弟弟毛泽民和毛泽覃，一个是1943年牺牲，一个是1935年牺牲；毛泽东的堂妹毛泽建于1929年牺牲；毛泽东的侄子、毛泽覃之子毛楚雄，1946年牺牲。现在又是儿子毛岸英牺牲，作为一个有七情六欲的慈父，毛泽东能不伤心吗？
毛岸英牺牲后的很长一段时间内，毛泽东没有将这个不幸的消息告诉毛岸英的妻子刘思齐，以便让她安心学习，自己一个人独自承受着老年丧子的巨大悲痛。后来，当朝鲜停战协定签字后，周恩来才将毛岸英已牺牲的消息当着毛泽东的面转告刘思齐。当周恩来安慰泪流满面的刘思齐时，他的手碰到了毛泽东冰凉的手，心里一惊，急忙对刘思齐耳语：“思齐，你要节哀，你爸爸的手都冰凉啦！”刘思齐又赶紧去安慰爸爸。
尽管毛泽东有丧子的巨痛，但在如何对待毛岸英牺牲的问题上，却显示出一个大政治家的广阔胸怀，让彭德怀感动不己。那是在1952年2月，彭德怀千里回京，向毛泽东面陈军情，十分内疚与不安地对毛泽东说：“主席，你将毛岸英交给我，我对不起你，志司领导对防空注意不够，致使毛岸英等人牺牲，我有责任。”
当彭德怀谈到毛岸英牺牲的问题时，毛泽东在屋内来回踱了好几步，回过头来对彭德怀平静地说：
“打仗哪有不死人的？志愿军战士死了成千上万，不要因为岸英是我毛泽东的儿子，就当成一件大不了的事。今后要采取一切措施，保证志愿军司令部的安全。”
本来，彭德怀是想安慰毛泽东几句的，现在却是毛主席在安慰他。他的心里滚起一股热浪，打心底里佩服毛泽东。同时，他又更加感到对不起毛泽东，心房犹如一把巨钳夹住，灼痛、滴血。这是他在朝鲜战场的一个遗憾。
