烟筒山一战，虽然给敌人以沉重地打击，但是由于罗明星部队长期作战，消耗极大，军需又得不到及时补充，日伪军又不断以重兵追剿，处境日益艰难，不得不转移到桦甸、抚松等地。
1937年冬，日伪军决心除掉罗明星这个心腹大患。从长春、吉林、辉南等地，集中了大量精锐步兵和马队进行疯狂围剿，反复扫荡，对这一地区实行残酷的“三光政策”。罗明星部队对敌斗争异常艰苦，数九寒天，将士缺衣少食，经常忍着饥饿与敌人作战，处境对罗明星极为不利。不久，罗明星部队在桦甸的太平山又同日军进行了正面交锋，恶仗打了大半天，罗明星的队伍虽经顽强抵抗，终因寡不敌众，面临全军覆没的危险，在这紧急关头，为了保存实力，罗明星果断地决定将剩余部队化整为零，等待时机东山再起。部队解散后，他带领几个警卫员到黑龙江的泰安县(现依安县)暂时隐居起来。这期间，日本鬼子悬赏5000伪币捉拿他。
在泰安隐居时，他遇到了老部下孟兆庆和安喜春以及同乡刘喜雨。罗明星和刘喜雨合伙做买卖，一边卖烧鸡，一边秘密的进行抗日活动。不久安喜春要回九台探家，刘喜雨嘱咐他回到九台后嘴要严实，千万别透露出罗明星和孟兆庆的住处。安喜春表示决不能出卖朋友！安喜春回到九台后，到底是他出卖了同志，向警察署告发了罗明星的隐居地点。
1938年10月15日，安喜春这个叛徒领着沐石河警察署长杨景馨，警察云子湘及其随从，从九台赶到黑龙江泰安县罗明星的住处。他们一进屋，刘喜雨大吃一惊，他认识这几个人，知道事情不好，想通知在外面卖烧鸡的罗明星已来不及了。等到罗明星收摊回来时，一进门就被绑起来。刘喜雨求情说：看在家乡人的面子上，放了罗明星吧，杨景馨冷笑一声说：老刘，你该干啥就干啥去吧，没你的事了。罗明星此时毫不惊慌，平静地对刘喜雨说：喜雨，别怕，脑袋掉了碗大个疤，既然抓住了，就随他们便吧，我们的人，他们是抓不完的。说着，罗明星向刘喜雨丢了个眼色。刘立即想起孟兆庆也处在危险中，他慢慢退出屋子，拐过胡同，到孟家一看，孟也被人绑上了。罗明星和孟兆庆被押解到伪吉林地方法院。在法庭上，罗明星大义凛然，慷慨陈词：“我死了，反满抗日不会停止，日本必败，满洲国必亡!”
1939年4月24日，罗明星被伪满洲国新京高级法院处以极刑。日本侵略者利用杀害罗明星的机会大造舆论，杀一儆百。就义前，伪新京警务厅，关东军保安司令部和伪治安部派出大批荷枪实弹的军警，在街头警戒。罗明星被五花大绑，站在一辆敝蓬汽车上，开始游街示众。游街开始后，罗明星大声喊道：“乡亲们! 父老们！别难过! 俺罗明星为反满抗日豁出性命，死得值个儿！死得光荣！日本鬼子不会长久了！”罗明星的昂首陈词，吓得敌人只游了一半街，就匆匆忙忙地把他杀害了。遇害时罗明星年仅42岁。
根据罗明星抗日的斗争史实，中华人民共和国民政部于1983年11月3日追认他为革命烈士，并颁发了革命烈士证书。
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