八事变爆发后，他组织设立伤兵医院，并任上海地方协会救护伤兵第一医院院长、上海公共租界万国商团华队军医长。1937年，牛惠霖因患肝病在上海去世。
家庭.牛惠霖的父亲牛尚周是嘉定历史上的首位留学生，母亲倪桂清则是清末着名传教士倪韫山之女。他也是宋氏三姐妹的表兄。他与其妻刘义基（Catherine Lau）(1897-1989)育两子两女，后都定居于美国：