1938年元月，日军占领焦作、
博爱县。范庭兰与教育界名人翟祥、国民党温县党部主任云阶等人共商抗日之事，以保安队为基础，吸收温（县）武（陟）沁（阳）博（爱）等地爱国青年组成抗日义勇队，范任队长，率部同日军展开游击战。
1938年7月，豫北国民自卫军总指挥部成立，第八别动队改编为豫北别动队第五总队，范任总队长，兵力发展到700余人。因枪支不足，又成立大刀队，特请陈氏太极拳拳师陈兆海任武术教练官。这支部队担任
温县境内黄河北岸的战斗任务。
1939年2月10日，第五总队奉令随国民党九十七军赴太行山区抗日，先后转战
孟州市、
济源市、
辉县市、
修武县等地。
同年4月6日，范部驻守修武外窑村。凌晨4点，日军纠集7000余人，在8架飞机配合下，包围并进攻外窑村。范庭兰率部与敌血战至下午4时，终于冲出包围。途经西涧村，范庭兰发现驻守此地的国民党九十七军姚团长部也在日军包围圈内，决定冲入解救。官兵俱哭劝其先走，范庭兰执意不从，又一次带兵冲入重围，与敌展开肉搏。终因寡不敌众，部队伤亡尽，范庭兰也壮烈殉国。