1950年11月25日，毛岸英在朝鲜平安北道东仓郡大榆洞志愿军司令部遭美军空袭牺牲，时年28岁。

毛岸英牺牲当天，志愿军司令部为躲避空袭已转移至矿洞，但他与参谋高瑞欣返回木屋取文件时遭遇凝固汽油弹袭击。这一事件发生于志愿军入朝作战初期，正值第二次战役关键阶段。

关于牺牲细节，中方与美方公开资料均确认大榆洞为美军重点轰炸目标。朝鲜战争结束后，大榆洞遗址被列为中朝友谊纪念地，现存有相关历史标识。