移到冀鲁豫军区，归冀鲁豫军区第四军分区指挥。不久，又转到冀鲁豫回民聚居的三分区鲁西地区，回民支队建制不变，1942年6月马本斋兼任冀鲁豫第三军分区司令员。1944年2月1日，回民支队编入冀鲁豫军区西进纵队奔赴延安，马本斋因患重病（带状疱疹发作，又感染肺炎）未能同行。于2月7日在冀鲁豫后方医院逝世。遗体安葬在鲁西北回民中心地区莘县张鲁集。延安各界为马本斋的逝世举行了追悼大会：