1937年10月，日軍板垣師團開始對原平發起進攻，駐守在原平的第196旅，在旅長姜玉貞的率領下，死守原平10日後，最後全部壯烈殉國，忻口守軍決定以原平守軍為榜樣，浴血殺敵，誓與日軍血戰到底，日軍在佔領原平後，在飛機大炮的掩護下，向南懷化高地猛攻，此地駐守的正是劉家麒的54師，在密集的炮火下，日軍一次又一次的集團衝鋒，劉家麒率領部隊沉著應戰。

敵人炮火發威的時候，他帶領部隊隱蔽在指揮部，等到炮火一停，就立馬衝上陣地，用步兵狠狠打擊日軍，敵人志在必得，劉家麒寧死不退，戰況激烈之時，雙方一度展開白刃戰，血肉橫飛、喊殺聲震耳欲聾，戰況之激烈，是整個抗戰中少有的戰役。

在戰鬥最為激烈的時候，劉家麒經常親自到前線指揮，他鎮定自若的意志深深地感染了在場的官兵，雖然我軍傷亡慘重，但士氣不衰、鬥志不減，10月12日，南懷化主陣地被敵人攻破，劉家麒親自率部隊和日軍展開慘烈的拉鋸戰，雙方反覆衝殺，陣地幾經易手，我軍每日傷亡高達千人，10月16日凌晨，劉家麒指揮左翼官兵，一連攻克幾個山頭，為了不是陣地再度易手，劉家麒決定乘勝追擊敗退之敵，敵人炮火絲毫起不到作用，只能以機槍手榴彈掩護後退，在臨近火線時，距離敵人不過200米，透過一段狹小的道路，被敵人的擲彈筒襲擊，且身中數彈倒下，當士兵們把他救出時，已經壯烈犧牲。

劉家麒犧牲後，忻口守軍在師長的感召下，固守21天絲毫不動，一直到東線娘子關失守，日軍進犯太原，北線已經沒有必要再守，於11月2日，撤出忻口陣地。

劉家麒曾經就讀於保定軍校，畢業後就參軍，一直到1931年晉升為54師少將師長，忻口戰役時，劉家麒奉命上前線殺敵，在臨行前，他身披戎裝路過自家門口，看了女兒一眼就轉身上路，忻口會戰長達21天，劉家麒率部肉搏式衝鋒，冒著炮火到前線指揮作戰，直到壯烈犧牲。

1937年11月15日，天降小雨氣溫猛降，上午8點多，劉家麒的追悼會在武漢舉行，來自武漢各界十多萬群眾在冰雨中排隊等候數小時，就是為了瞻仰劉將軍的遺體，在場的人，無不落淚泣哭，場面極其悲慘，正如當年的《大公報》評價：“悽風苦雨悼忠魂”，從劉家麒到每一個為國犧牲的中國將士，都是國人引以為傲的模範。