月18日晨8时，日军为了消灭唐聚五将军所率领的抗战部队，消除我军游击部队对其后方的威胁，秘密集中了优势兵力，乘着大雾天气，暗中包围了迁安县平台山我军驻扎地区，发动了对我军的进攻。
唐将军得知日军发动进攻的消息后，立即率部队应战，顽强阻击进犯的敌军。他镇定地判断敌情，深知敌众我寡，不适宜久战，立即决定转移目标，将部队分成两部进行突围。大部队向北突围，唐将军亲自率领指挥部向南移动，准备杀出重围，转移到其他地区。
不料，在唐将军率领部队成功突破敌人第一层包围圈之后，刚行至山腰上，与敌军增援部队发生了遭遇战。双方立即投入了战斗，展开了血战。唐聚五将军见情况危急，立即带头率部队杀向敌群，与敌人展开了殊死搏斗。激战中，唐聚五将军身先士卒，奋勇冲杀，不幸被流弹击中了腰部，血染战袍。为了不影响部队作战士气，唐聚五将军立即撕下衣襟，裹伤再战，亲自毙、伤敌军多人，并且指挥我军将士继续作战杀敌。经过了两个多小时的激烈战斗，我军消灭了大量的敌军，冲破了敌军封锁线继续向南突破。但是在最后突破日军外层封锁线的战斗中，再次遭遇大批敌人的阻击。敌军拥有优势的兵力和武器装备，以密集的重机枪火力封锁我军突围的通道，唐聚五将军已经负伤，他不顾伤痛，指挥部队冲锋，与敌人展开了殊死的战斗。双方血战多时，由于敌我双方兵力、火力差距悬殊，我军将士多次冲锋均失利。血战中，唐聚五将军，重伤殉国。其部下二百余官兵，也在战斗中全部壮烈牺牲，与唐聚五将军一同殉国。战斗至了生命的最后一刻。牺牲时，时年41岁。
唐聚五将军牺牲后，国民党的军政要员，在重庆为其举行了隆重的追悼会。冯玉祥将军和孙科分别送来挽联：“气壮山河，忠光简册，早复东北，告慰英灵”和“忠烈壮千秋，自有殊勋腾上国，乾坤存正气，那堪挥泪吊忠魂。”当时的东北著名人士李杜、莫德惠、刘尚清等也送了挽联。
1940年2月18日，延安《新华日报》发表专题社论，指出：“唐聚五将军是‘九一八’后揭起抗日旗帜的民族英雄之一。”1940年4月10日，中华民国政府特以1260号褒扬令明令褒扬。