尽管叶挺为新四军尽责尽力，但工作环境不利于他军事才能的发挥，其心情并不愉快，曾经要求辞去新四军军长。因为他是党外人士，不能参加中央军委新四军分会的会议，甚至不能看到中共中央和中央军委与新四军往来的文电，新四军内部的一些重大事情也对他回避等等。“三年军长，四次辞呈”，是叶挺内心矛盾痛苦的真实反映。周恩来理解叶挺的难处，对叶挺和项英作了许多工作和帮助。特别是中共六届中央全会后，周恩来亲自送叶挺回到皖南新四军军部。1940年11月，中共中央又任命叶挺为华中八路军、新四军总指挥部总指挥，委以更重要的责任，也表明党中央对叶挺的信任。正当叶挺心情比较舒畅、工作比较得心应手的时候，震惊中外的皖南事变发生了。

　　在烈火中永生

　　国民党顽固派畏惧人民力量的发展，畏惧人民军队的壮大，不顾日本帝国主义的疯狂侵略，悍然发起反共高潮，制造“皖南事变”。1941年1月上旬，蒋介石派七个师八万余人的兵力，在皖南围歼奉命北移的新四军九千余人，并背信弃义地扣押了下山谈判的叶挺军长。叶挺因此坐牢五年，先后被囚禁于江西上饶、湖北恩施、广西桂林、四川重庆等地，蒙受不白之冤。但他宁可把牢底坐穿，也不肯接受蒋介石的劝降和高官厚禄的引诱。面对国民党顽固派的威胁逼迫，叶挺始终保持了革命者的英勇气慨，宁死不屈。他在狱中以各种方式同国民党反动派作斗争，表现出宁为玉碎、不为瓦全的革命气节和高尚的人格风范。叶挺在《囚歌》写道：

　　为人进出的门锁着，

　　为狗爬出的洞敞开着，

　　一个声音高叫着：

　　――爬出来呵，给尔自由！

　　我渴望自由，但也深知道

　　人的躯体哪能由狗的洞子爬出！

　　我只期待着，那一天

　　地下的火冲腾，

　　把这活棺材和我一起烧掉，

　　我应该在烈火和热血中

　　得到永生。

　　这首诗脍炙人口，广为流传。郭沫若在《叶挺将军的诗》一文中对他给予了高度赞扬：“他有峻烈的正义感，使他对于横逆永不屈服；而同时又有透辟的人生观，使他自己超越在一切苦难之上。五年的囚禁生活，假使没有这样的精神是不能够忍耐的。假使没有这样的精神，一个人不被软化，成为性格破坏者，也要被瘫化，成为精神病患者。”叶挺不愧为久经考验的伟大的爱国主义者和无产阶级革命家。

　　抗日战争结束后，经过中共中央与国民党的反复谈判和斗争，叶挺终于获释。1946年3月5日，叶挺出狱后的第二天，就致电中共中央和毛泽东，要求重新加入中国共产党。电文说：“我已于昨晚出狱。我决心实行我多年的愿望，加入伟大的中国共产党，在你们的领导之下，为中国人民的解放贡献我的一切。我请求中央审查我的历史是否合格，并请答复。”中共中央立即复电，同意叶挺加入中国共产党，并称赞叶挺“你为中国民族与人民解放事业进行了二十余年的奋斗，经历了种种严重的考验，全中国都已熟知你对民族与人民的无比忠诚。”

　　可是，不到一个月，意外发生了。1946年4月6日，叶挺与王若飞、博古、邓发等人奉命从重庆乘飞机返回延安，因飞机在黑茶山失事而不幸牺牲，年仅50岁。