1922年1月13日，湖南第一纱厂工人发动大罢工，遭到反动军阀政府的残酷镇压，当场死亡3人，伤30人。他和庞人铨闻讯后立即赶到现场指挥，代表工人向反动军阀政府提出：给工人发双薪，军队一律从纱厂撤出，发给死难丧葬费，被伤工人发给调治费等，共11项合理要求。他激动地说：“我决定洒我的热血，作第一个牺牲者，去换得自由来，将来世界能享着自由，这不是我最大的希望么!”反动军阀政府对他长期以来从事工人运动恨之入骨，1月16日夜，派兵包围湖南劳工会，逮捕了他和庞人铨。因他和庞人铨在工人中享有较高威望，军阀当局未经审讯，第二天(1月17日)清晨，即将其和庞人铨在长沙浏阳门外惨杀，他被砍三刀后仍奋力高喊：“大牺牲，大成功!”

他和庞人铨殉难的消息迅速传遍全国，引起工人阶级和全国人民的无比愤怒。毛泽东立即在长沙举行两次追悼会，发行纪念特刊，迅速把湖南工人运动和群众斗争推向高潮，同时还策动在上海等地进行追悼烈士、抗议暴行斗争。中国社会主义青年团发表《为黄、庞被害事对中国无产阶级宣言》。1922年5月1日第一次全国劳动大会特作出决议，把每年1月17日定为黄爱、庞人铨殉难纪念日。中国共产党总书记陈独秀向共产国际报告：“因反对太平洋会议，鼓吹承认苏维埃俄罗斯的示威游行及参加纱厂罢工，青年团员黄爱、庞人铨二人被督军所杀。”邓中夏称颂他们是工人阶级牺牲的英雄。周恩来在德国得知黄、庞二烈士被害，愤怒地写下《生死别离》一诗，决心用鲜血来浇灌“共产花开”，让“赤色的旗儿飞扬”。李大钊在《黄庞流血记序》中写着：“黄、庞两位先生的死，不是想作英雄而死，亦不是想作烈士而死；乃是为救助他的劳动界的同胞脱离资本阶级的压制而死，为他所信仰的主义而死。因此我乃对他们的殉死表无限敬意。”“中国社会运动史的首页，已由黄、庞两先生用他们的血为我们大书特书了一个新纪元!”