1937年“七七”事变爆发，姜玉贞率部开赴抗日前线，受命坚守原平。9月上旬，日军大举进攻山西北部，大同一带危急，姜玉贞奉令立即出发北上。赶至大同附近时，大同已失陷，部队只好往南撤退。9月30日，到达崞县时，又接到死守原平的命令“虽剩一兵一卒，也得在原平死守七天”（从10月1日起）。随即姜玉贞率部开往原平。在行军过程中，他严明军纪，不许扰民，与士兵同餐共宿，甚至将自己的战马让给病号，而自己与士兵一起步行，官兵对姜玉贞钦佩不已，部队士气高昂。姜玉贞率部行至距原平以北约20公里的地方，日军追赶上来，意图先于我军抢占原平。姜玉贞指挥部队终于赶在日军之前进驻原平，并立刻抢修工事，5000官兵下定决心，誓与日寇血战到底。10月1月，日本第十五混成旅团向城外工事猛烈进攻。姜玉贞亲临前线，挥挥战斗，接连打败日军五、六次进攻。原平南门外的汽车站是险要阵地，双方为此反复争夺。到后来，汽车站再次失陷，中国军队守卫部队伤亡重大，已无力反击，姜玉贞立即从各团中抽出精兵，组成了突击营，亲自率领，冲杀在最前头，一举将汽车站夺回。两天后，日军又增援了几千兵力，对原平形成三面包围。中国军队城外部队伤亡很大，为了保存实力，姜玉贞决定撤入城内，固守城地。10月3日，日军板垣师团的前锋也赶到原平。这支部队是日军的精锐主力，他们除了在平型关被我八路军消灭一部外，从未吃过败仗。日军先用大炮、飞机轰炸，把城墙炸出一个缺口，接着大批步兵簇拥着坦克向缺口猛冲过来。姜玉贞指挥官兵携带成箱的手榴弹埋伏在缺口附近，等日军一冲上来，就扔出手榴弹，炸得日军死尸遍野。中国守军在敌人密集火力射击下，伤亡也不小。双方不断往阵地上添加兵力，形成拉锯战，几下来，城墙附近到处堆集着日军和第一九六旅官兵的尸体，但日军始终未能攻破城地。在夜晚，姜玉贞又率敢死队，爬出城墙，夜袭敌军，用特大号手榴弹炸毁日军多辆坦克，使敌人在夜里心惊肉跳，不敢出来。10月6日，日军集中兵力再次向缺口采取波浪式集团冲锋战术。日军不间断冲锋反复消耗我军兵力、弹药，我军伤亡极大，弹药殆尽，敌人最终攻破了城墙东北角。姜玉贞率其余部队与日军展开了激烈的巷战，反复拼杀，死战不退。终于坚持到了10月7日晚上，完成了预定任务。正当姜玉贞筹划如何撤退时，上级再次电令第一九六旅继续死守三天，以掩护忻口布防，这时有人主张撤出，姜玉贞当场坚定地表示：“有我姜玉贞在，就有原平在，我姜玉贞誓与原平共存亡！”10月8日，日军接连攻破西北城墙和南门，大批日军蜂拥而入。姜玉贞率领士兵冲上去展开白刃格斗。10月10日，全旅官兵只剩下不足1000人。战斗进入最艰难时刻。此时，姜玉贞把剩余的部队集中起来，固守全城东北角的一片院落。他命令士兵爬上房顶墙头居高临下向敌人射击。全旅官兵们面对日军疯狂的进攻，前赴后继，以血肉之躯捍卫着阵地。到了傍晚，阵地上只剩下二、三百人，被包围在一个院落内。官兵们虽然筋疲力尽，但在姜玉贞的带领下一直死战到深夜，再次完成了守城任务。完成任务后，姜玉贞命令幸存的官兵从城墙上预先挖好的一个土洞突围，自己又带领卫兵返回阵地继续战斗，准备死战到底，最后他被几名警卫连推带撞地拥出城墙。他们刚突围不久，就被日军发觉，敌人出动步兵、骑兵、坦克追了上来，双方再次发生激战。一发炮弹炸伤了姜玉贞的左腿，卫兵赶忙抬起他撤退，但姜玉贞担心这样行动太慢，目标又大，会连累大家，坚持不从，让卫兵快走。这时敌人坦克离他们只有几十米远了，姜玉贞拼命挣扎着要卫兵放下他。为了缩小目标，卫兵只好把他放下，隐蔽在附近的庄稼地里。姜玉贞流血过多，昏迷了过去。日本兵追了上来后惨无人道的在他身上连刺数刀，并将他的头颅取走。姜玉贞壮烈牺牲时，年仅43岁。

　　原平之战，姜玉贞与全旅大部分官兵英勇殉城。但换来了成功坚守十天的胜利。而且日军也死伤数千人，不得不停下来休整。这样，就为中国军队有充裕的时间在忻口布防，尔后取得忻口会战歼敌2万多人的战绩，奠定了基础。

　　姜玉贞将军壮烈殉国后，全国各地均以不同形式进行了悼念。1938年3月12日，中共中央军委主席毛泽东在《纪念孙总理逝世十三周年及追悼抗敌阵亡将士大会上的演说词》中，赞扬姜玉贞等“给了全中国人民以崇高伟大的模范”。国民政府也予以明令褒扬：“查姜玉贞久历戎行，夙称忠勇。此次奉命抗战，苦战经时，坚守围攻，竟以身殉，眷怀忠烈，轸悼实深，应以明令褒扬，并追赠陆军中将，交行政院转饬军政部从优议恤，以彰忠烈。”

　　1979年6月，山东省人民政府追认姜玉贞为革命烈士。烈士的家乡辛集为姜玉贞将军建造了纪念碑，供人们凭吊