1942年5月31日，苏联红军发动反击战，苏军共击毙或俘获德军9万人。苏军伤亡亦很惨重，约为7.5万人。

1942年5月25日，日军对太行抗日根据地发动大“扫荡”，左权指挥部队掩护中共中央北方局和八路军总部等机关突围转移，不幸牺牲，年仅37岁。

牺牲后，延安和太行山根据地为其举行追悼会，并改辽县为左权县。