日，陈家行阵地失守。22日夜晚，庞汉桢率预备队由战头桥反击，夺回陈家行阵地。日军在得到增援后，23日再次攻击陈家行阵地。庞部坚守不退，并亲自上阵指挥。是日下午， 庞汉桢将军日军炸弹击中殉国，时年38岁。。
殁后.庞汉桢殉国后，国民政府追授庞汉桢为陆军中将, 入祀县忠烈祠。其好友，桂林民团指挥官陈恩元，与其部属一起为庞汉桢做衣冠冢于桂林城郊。1985年12月16日，广西壮族自治区政府追认其为革命烈士。1986年2月6日，中华人民共和国民政部追认庞汉桢为革命烈士并补发《革命烈士