姜玉贞的部队军纪严明，在当地老百姓中留下了很好印象。1937年9月，姜玉贞率领196旅官兵，在从大同奔赴原平镇的行军途中，发现有极个别官兵受外部影响，私闯民宅搜掠财物。他立即从自己的护兵中抽出三人组成执法队，负责巡回检查所辖队伍执行纪律情况，要求执法队尽职尽责，发现情节严重者就地正法，决不宽贷。
九一八事变后，日本侵略者蓄意制造事端，发动侵华战争。姜玉贞义愤填膺，早有奔赴战场誓与日军拼命之决心。他渴望中华民族团结一致，共同抗日，对中国共产党的抗日主张及其所领导的工农红军的抗日行为非常钦佩。他时常对在他的公馆做内勤的堂叔姜乃臣说：“全国都像共产党那样抗日，日本鬼子早被赶出去了。”西安事变期间，一九六旅被派往靠近延安解放区附近的山西边境地区，负责监视中国共产党的活动动向。他为此常常闷闷不乐，对内战不休痛心不已，对蒋介石的不抵抗政策忧心忡忡。
七七事变爆发后，日本发动全面侵华战争。姜玉贞对日军的疯狂侵略和野蛮行径恨之入骨。他进一步加紧了对官兵的爱国教育和军事训练，时刻准备奔赴战场，与日军决一死战。1937年9月，一九六旅接到开赴抗日前线的命令后，全旅官兵个个摩拳擦掌，士气高昂，誓与日军血战到底。当时，姜玉贞的妻子刚刚病逝，撇下三个年幼的子女和年老体弱的母亲无人照管，全家正处于无限悲痛之中，姜玉贞完全可以向上级申明情况缓去或不去战场。但是，面对强敌压境，他首先想到的是国家和民族利益，保家卫国是军人的天职，将家中一切略作安排之后，毅然率领全旅官兵奔向了抗日战场。
临行前，姜玉贞母子相互安慰嘱咐，母亲嘱咐儿子要安心打鬼子，不要挂念家里事，儿子安慰母亲要注意身体，多加保重……他辞别了母亲，抚慰了孩子，又来到阳泉城北的妻子墓旁与亡妻话别……。
1937年9月上旬，晋绥军第六十六师第一九六旅5000多官兵，在旅长姜玉贞的率领下，由阳泉乘火车出发，直奔抗日前线雁北地区。行至大同时，因战局发生变化，一九六旅又奉命撤回南调。全旅官兵徒步跋涉20余天，于9月30日下午到达崞县，按上级命令驻守崞县南崞河(此河已干涸)。当姜玉贞带领队伍刚刚开到崞河两岸时，又接到上级急电，要求去原平死守7天。
9月29日，茹越口被日军攻陷。日军出动7万余人，坦克150余辆，火炮250门，从山西北部直扑太原。在太原以北有一个唯一能挡住日军的战略要地忻口，是太原的北大门，此地若失，太原也就无险可守了。当时忻口一带中国军队兵力不足，现代化装备的日军距离忻口只有80多公里，只须用一两天就能抢先占据忻口，因而太原情况十分危急!为使中国军队在忻口布防拥有充足的时间，唯一有效的办法就是要先派一支部队驻扎在距离忻口以北15公里的原平镇，不惜一切代价阻击日军南进。因为任务十分艰巨，因此必须让一支最得力的部队去执行这项任务。在晋军中，姜玉贞以“猛将”著称，第一九六旅又是甲种劲旅。所以，战区司令长官阎锡山决定，把这次坚守原平的重任交给姜玉贞旅，命令他：“虽剩一兵一卒，也得在原平死守7天。”
姜玉贞接到命令后，立即复电，坚决表示：“如若达不到任务，誓与原平同殉”。紧接着，姜玉贞率部迅即调头开往原平。当晚9时左右，姜玉贞赶在日军之前到达了原平镇。他顾不上休息就立即着手布防，并亲率官兵抢修工事，准备迎接战斗。
10月1日，日本第十五混成旅团向原平城外工事发起进攻。姜玉贞手提驳壳枪，腰间插着两颗手榴弹，亲临第一线挥挥战斗，官兵们接连打败日军五六次进攻。原平南门外的汽车站是险要阵地，双方对此进行了反复争夺。日军攻下，中国军队马上夺回，日军再陷，中国军队又组织攻占，反复拉锯。数次争夺之后，中国守卫部队伤亡重大，已无力反击。姜玉贞立即从各团中抽出精兵，组成了突击营，他身先士卒，冲杀在最前头，再一次让中国军旗飘扬在汽车站上空。
两天后，日军又增援大量重型武器和数千兵力，对原平形成三面包围之势。中国军队城外部队伤亡很大，为了保存实力，姜玉贞决定撤入城内，固守城垣。
10月3日，日军坂垣师团的前锋部队赶到原平，调集步兵、炮兵、飞机、坦克开始大举进攻。他们先用大炮、飞机轰击，把城墙炸出一个缺口，接着让大批步兵簇拥着坦克向缺口猛冲过来。姜玉贞指挥官兵携带成箱的手榴弹埋伏在缺口附近，等日军冲上来，就扔出特号手榴弹，炸得日军横尸遍野。日军接着再次进行轰击、冲锋，一九六旅官兵继续坚守在城墙内用手榴弹打退日军进攻。几天激战，城墙缺口附近到处堆积着日军和一九六旅官兵的尸体，战况之惨，难以描述。
10月7日，姜玉贞率全旅官兵浴血奋战，日军始终未能攻破城垣，终于守满7天。正当姜玉贞计划准备撤退时，又接到“继续死守原平3天”的命令。这时，一九六旅已伤亡过半，弹药也所剩不多。在这种情况下，有的主张继续死守，有的主张撤离。姜玉贞表示坚决执行命令，他坚定地说：“我姓姜的当兵20多年，打仗从来没有当过孬种。这一回，我是拼上了，就是粉身碎骨，也要完成任务，死守3天。有我姜玉贞在，就有原平在，我要誓与原平共存亡!”姜玉贞与敌人血战到底的英雄气概大大鼓舞了官兵士气，大家都不再说什么了，下定决心继续死守原平。
10月8日，日军调集飞机、大炮向原平城内猛烈轰炸，一九六旅官兵伤亡惨重。但广大官兵怀着抗击日寇、保家卫国的赤胆忠心，继续英勇顽强地坚持战斗。不久，日军在飞机、大炮掩护下，以重兵突破了原平城南门，攻入城内。姜玉贞率领官兵与日军展开激烈巷战，冲上去和敌人白刃格斗，战斗达到了白热化程度，日军每前进一步，就要丢下几具士兵的尸体，每攻占一处院落，都要付出惨重的代价。
10月10日，全旅官兵剩下不足千人，这是死守原平的最后一天，也是战斗进行到最艰难的时候。姜玉贞把剩余的部队集中起来，全部固守城东北角的一片院落。他命令士兵爬上房顶墙头，居高临下向敌人射击。日军也以密集的火力猛射，一部分战士中弹摔了下来，另一部分战士马上又英勇地爬上去继续战斗。傍晚，全旅只剩下二三百人，被日军包围在最后一个院落内。官兵们前赴后继，以血肉之躯顽强地捍卫着阵地。10天的苦战，官兵们虽然精疲力尽，但在姜玉贞的带领下，一直坚持战斗到深夜，光荣完成了守城任务。
坚守原平10天的期限已到，一九六旅阻止日军南下的任务已经完成，幸存的官兵大部分已从东北角城墙撤出原平镇。为掩护官兵们撤退，姜玉贞率排长黄洪友及几个护兵仍然坚守着最后的阵地。激战中，日军的一颗炮弹飞落在院内，把官兵们从墙上震落下来，他们就重新爬上墙头，再次把枪口对准来犯之敌。眼看围攻的日军越来越近，情况万分危急之下，黄排长与几个护兵才不得不掩护着姜玉贞穿过城墙东北角预先挖好的墙洞里冲出了原平镇。
可惜的是，姜玉贞一行刚撤出城没多远，就被围城的日军发现。敌人调转坦克车头，骑兵、步兵跟随其后，紧紧追赶。在紧张的撤退中，姜玉贞被一颗炮弹击中了左腿，伤势严重，无法行走。黄排长要背着他，可姜玉贞身材魁梧，一个人背着他走是非常困难的，医护兵们要抬他，姜玉贞则担心这样行动太慢，目标太大，定会累及大家，坚决不从。他命令说：“到了这个时候，别管我了，你们赶快撤退!”黄排长及几个护兵眼含热泪说：“我们要生就生在一起，死就死在一块，绝不能把旅长一个人丢在这里。”
黄排长和几个护兵不容分说，就抬着姜玉贞向东南方向一个小菜园跑去。靠近小菜园的一边是一块玉米地，他们准备将姜玉贞暂时隐藏在玉米地里。这时，追赶的敌人越来越近，情况十分危急。为了保护士兵的生命，姜玉贞坚决命令将自己放下。为了缩小目标，无奈之下，黄排长只好带着几个护兵向玉米地跑去。
姜玉贞负伤后，因流血过多，昏迷了过去。成群结队的日军追了上来，用刺刀将他残酷地杀害，姜玉贞壮烈牺牲，时年43岁。
原平之战，姜玉贞率领第一九六旅血战沙场，歼敌千名，全旅数千将士为国捐躯。一九六旅官兵英勇奋战，坚守原平10天，阻滞日军南下，使中国军队赢得了充裕的时间在忻口从容布防，从而取得了忻口会战歼敌两万余人的辉煌胜利。
姜玉贞牺牲后，全国各主要报刊纷纷发表文章悼念，许多大中城市的各界爱国人士隆重举行公祭活动，痛悼忠魂。
1938年3月12日，毛泽东同志在《纪念孙总理逝世十三周年及追悼抗敌阵亡将士大会上的演说词》中，高度赞扬姜玉贞等“给了全中国人以崇高伟大的模范”。当时的国民政府也予以明令褒扬：“查姜玉贞久历戎行，夙称忠勇。此次奉命抗战，苦战经时，坚守围攻，竟以身殉，眷怀忠烈，轸悼实深，应以明令褒扬，并追赠陆军中将，交行政院转饬军政部从优议恤，以彰忠烈。”两年后，日军在原平建立了一座“中国无名战士慰灵塔”，碑的背面是日文，译文大意是：为了永远悼念在原平战争中战死的4300余名中国无名战士的灵魂，建设慰灵塔。
在烈士故里，家乡人民为姜玉贞将军建造了纪念馆以示纪念。