1939年秋，日、伪军兵分数路，大举进犯晋绥边根据地。胡一新率领骑兵营袭击临时驻扎在右玉县杀虎口的一个伪骑兵连指挥部，仅用半个多小时就全歼伪骑兵连。战斗中，胡一新被子弹击中左眼和膝部，膝关节被打碎。后在朔县墙凤岭韩懈村隐蔽治疗。
1940年4月，胡一新被转送延安治疗。治疗期间，他不顾病痛折磨，每天拄拐杖锻炼身体，精读毛泽东的《论持久战》，还根据党校课程，拟定自学计划。由于医疗条件太差，药品缺乏，他的伤势日渐严重，伤口化脓，总是流血不止。前来探望的战友伤心落泪，他却强忍着疼痛安慰对方：“哭啥？革命哪有不流血的！我这腿很快就会好的，到那时我还要上前线打敌人呢！”在医院，他既是伤病员，又是医生的好助手，经常帮助做伤病员的思想工作，还为大家演奏乐器、演唱歌曲。
1940年冬天，胡一新病情突然加剧，医治无效牺牲，时年33岁。
2014年春天，丰镇市元山子乡隆重举行胡一新烈士塑像揭幕仪式。每年都有大量来自全国各地的游客到这里，追寻先辈足迹，缅怀革命烈士。“为了革命事业，胡一新冲锋陷阵，百折不挠，我为他感到自豪，也经常教育子女们，学习他的精神，为党和人民奉献一生。”胡一新的侄子胡选民说。
