1635年），芝龙以明水师提督之职，攻打其海盗刘香，芝虎随征，战刘香于广东海上，「口含钢刀，手持藤盾牌，船尾绳盪跃」跳至刘香船上格斗，「格盗殆尽」几乎杀光刘香手下海盗。却大意中伏，遭到渔网网住掷入海里，溺毙。芝龙哀痛万般，为之昏厥。刘香则为芝龙所败，炸船自杀。事后，芝龙与潜水夫同潜，欲寻芝虎尸，不获。一说，刘香最后点燃船上的火药与郑芝虎同归于尽。芝虎生前未娶，并无子嗣。芝龙将其留在日本之子次郎，过继与芝虎为子。清初，殉身之地虎门，有郑芝虎庙，据说颇为灵验。