１９３９年，回民教導(dǎo)總隊(duì)改編為八路軍第三縱隊(duì)回民支隊(duì)，馬本齋任司令員。１９４２年８月，回民支隊(duì)奉命到達(dá)冀魯豫抗日根據(jù)地，他被任命為冀魯豫軍區(qū)第三軍分區(qū)司令員兼回民支隊(duì)司令員。馬本齋作戰(zhàn)勇猛，身先士卒，在回民支隊(duì)和廣大群眾中享有很高威望。改編后的回民支隊(duì)，在他的率領(lǐng)下，戰(zhàn)斗力不斷提高，隊(duì)伍迅速發(fā)展到２０００多人，成為八路軍冀中軍區(qū)野戰(zhàn)化較早的一支能征善戰(zhàn)的精銳部隊(duì)。
日本侵略軍為消滅回民支隊(duì)，無所不用其極，但都沒有能夠得逞。１９４１年８月２７日，日本侵略軍抓走了馬本齋的母親白文冠，企圖逼降素有孝子之名的馬本齋。同時(shí)，以馬母為誘餌，誘使馬本齋率部來救，以乘機(jī)消滅回民支隊(duì)。日本侵略軍用種種手段，逼迫馬母給馬本齋寫勸降信。但是，深明大義的馬母寧死不屈、義正辭嚴(yán)地拒絕敵人：“我是中國人，我兒子當(dāng)八路軍是我讓他去的。勸降？那是妄想！”馬母絕食７天，以身殉國?；孛裰ш?duì)指戰(zhàn)員紛紛請戰(zhàn)，要為馬母報(bào)仇。馬本齋沉痛地勸說戰(zhàn)友們，“以大局為重，不要上敵人的圈套?！彼蚰赣H寫下誓言：“偉大母親，雖死猶生，兒承母志，繼續(xù)斗爭！”
從１９３７年至１９４４年，馬本齋率領(lǐng)回民支隊(duì)，不懼犧牲，浴血作戰(zhàn)，奮勇殺敵，經(jīng)歷大小戰(zhàn)斗８７０余次，殲滅日偽軍３．６萬余人，在廣闊的冀中平原和冀魯豫邊區(qū)，所向披靡，屢建戰(zhàn)功，打得日本侵略軍聞風(fēng)喪膽。
１９４３年底，他在率部參加冀魯豫抗日根據(jù)地反蠶食戰(zhàn)斗中，頸后長了毒瘡。由于戰(zhàn)事繁忙，加之缺醫(yī)少藥，未能及時(shí)治療，不久病情加重。１９４４年１月底，回民支隊(duì)奉命開赴延安。出發(fā)前，他抱病為部隊(duì)作了最后一次動(dòng)員，叮囑同志們“要跟著黨，跟著毛主席，抗戰(zhàn)到底！”同年２月７日，馬本齋在冀魯豫軍區(qū)后方醫(yī)院不幸病逝，時(shí)年４２歲。３月１７日，延安各界舉行馬本齋追悼大會，毛澤東、周恩來、朱德等中央領(lǐng)導(dǎo)送了花圈和挽聯(lián)。毛澤東的挽詞是：“馬本齋同志不死！”周恩來的挽詞是：“民族英雄、吾黨戰(zhàn)士！”朱德的挽詞是：“壯志難移，回漢各族模范。大節(jié)不死，母子兩代英雄！”
