抗日战争爆发后，红军改编为八路军，徐秋奉调115师，开赴抗日前线。1939年春，随八路军第115师东进支队进入鲁西，先后任鲁西军区后勤科长、冀鲁豫军区第8军分区司令员等职。他经常深入群众，领导减租减息运动，组织地方武装，给敌人以沉重打击。
1939年3月，上级决定由徐秋选调10多名勇猛善战的战士，组成小分队，夜袭日伪一个重要据点。徐秋组织两名侦察员化装成农民进入街头，两名行伍出身的战士化装摸近敌哨，待日军持枪逼近我侦察员，强制搜身查问时，两名战士乘机拥上，夺过日军的枪支，两个侦察员迅即用麻袋将两名日军的头蒙住，并装进了麻袋。小分队随后迅速偷袭了日军碉堡，打死哨兵一名，缴获枪支弹药、布匹、食盐、火柴等一批物资。
随后，徐秋随部进入泰（山）西根据地，发动群众，组织抗日救亡运动。5月，日伪军围攻泰西根据地，他协助团部组织在陆房突围后，转移到东平，进入鲁南，参加了白彦争夺战。
1940年3月，乘日伪军进驻郓城县谭庄村立足未稳之机，徐秋率部夜袭敌营，一举歼敌200余人，缴获大批枪支弹药。1940年秋，根据上级党委指示，积极选拔、培训部队干部去鲁南工作，并带一个特务营完成了干部护送任务。1940年9月，徐秋率特务营去山东省郓城县以西的洞口反“扫荡”，组织了一场伏击战，将对面日军打得逃往县城。
同年9月，根据地派南下干部途经郓城，徐秋主动担负起境内护送任务。此后在赵楼受到敌人包围，徐秋探知敌人兵力过多，如硬打硬拼，势必造成更大损失。在这种敌我力量悬殊的危险关头，决定突围。他先命令魏振方带一个连，从赵楼西边渡河突围成功。为了保护南下干部的安全，徐秋率领部队从赵楼正方突围。渡河时因敌人火力过猛，徐秋不幸中弹牺牲，时年37岁，后被安葬在山东省郓城县烈士陵园。
尽管时隔几十年，先烈徐秋的英勇事迹仍在平江县传颂。“为我们有这样的革命先辈感到骄傲和自豪，他的精神也必将激励我们继续奋发勇为，更好地为人民服务。”李双龙告诉记者。
