1939年10月28日，“冬季扫荡”的日寇疯狂袭击抗日根据地。在涞源泉孙家庄，哨兵催促正在做手术的白求恩赶快撤离。白求恩却说：“加快手术速度。”当时躺在手术床上的战士叫朱德士，大腿粉碎性骨折。白求恩为了与敌人抢时间，不慎刺破手指。
他将手指伸进消毒液中浸泡了一下，坚持缝完最后一针才转移。10分钟后，敌人冲进村庄。
白求恩的手指发炎了，炎症一天天加重。11月1日，他又抢救一名患丹毒合并蜂窝组织炎的伤员吴明。这是一种烈性传染病，白求恩发炎的手指第二次受到细菌致命的感染。在疼痛的折磨中，他又连续做了13台手术，并写下了治疗疟疾病的讲课提纲。
11月7日，白求恩病情迅速恶化，左肘关节下发生转移性脓疡，领导强迫白求恩向后方医院转移。当到达南太平地时，白求恩听到前方有枪声，便叫担架停下来，想到阵地看一看伤员。但此时他高烧已达40摄氏度，浑身瘫软。10日到达唐县黄石村，白求恩的病情已十分危险。白求恩平静地说：“我得了脓败血症，没有办法了……请转告毛主席，我相信中国人民一定会获得解放，遗憾的是我不能亲眼看到新中国诞生了……”
生命垂危时，他给聂荣臻写了封信，把遗产一一分给战友们，可见他感知自己到了最后时刻了。他也想起了曾经的妻子法兰西丝。信中说：“请求国际援华委员会给我的离婚妻子拨一笔生活的款子，或是分期给也可以……我(对她)应负的责任很重，决不可以因为没有钱把她遗弃了。向她说明，我十分抱歉；同时也告诉她，我曾经是很愉快的。”
他对法兰西丝怀着不尽的牵挂。他离婚后一直独身，终身没有子女。他给八路军战士治疗时，总是称之为“我的孩子”。大家这才知道，这位只知道疯狂工作的伟大战士也曾有过深情的婚恋。聂荣臻这位身经百战有泪不轻弹的将军，读了遗书后也热泪盈眶。
11月12日，当朝阳抹红山脊时，白求恩的心脏停止了跳动，时年49岁。灵柩被秘密掩埋在村南青山秀水的狼山沟门。任敏
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