隔天召见，问他的别号，陈怀说没有，蒋为他题了「怀生」二字，要他保重生命，叮嘱「你飞行以前，不要忘了（带）降落伞才行。」陈怀回答，他绝不在大陆上使用降落伞，绝不愿被俘，苟且偷生。1962年9月9日，陈怀驾驶编号「378」的U-2C由桃园基地起飞，前往中国大陆江西地区执行侦察任务，在南昌被解放军空军以SA-2防空飞弹击落，送南昌市第157军医院后不治身亡，享年32岁，是第一位因出任务而殉职的黑猫中队队员。
纪念.陈怀生殉职后，蒋中正和蒋经国曾多次表达追思和纪念，蒋经国并为陈怀生铜像