5月18日上午，将军的遗骸在第三十三集团军将士的痛哭声中运抵快活铺，冯治安和两名苏联顾问含泪察看了张自忠的伤势，发现全身共伤8处：除右肩、右腿的炮弹伤和腹部的刺刀伤外，左臂、左肋骨、右胸、右腹、右额各中一弹，颅脑塌陷变形，面目难以辨认，唯右腮的那颗黑痣仍清晰可见。冯治安命前方医疗队将遗体重新擦洗，作药物处理，给张自忠着马裤、军服，佩上将领章，穿高筒马靴，殓入楠木棺材。
当张自忠阵亡的确切消息传到重庆，蒋介石大为震惊，也极为气恨——这仗是怎么打的？何以副总司令、军长、师长等均未阵亡，集团军总司令却战死了，而且死得如此惨烈？当然，蒋介石后来明白了，张自忠的战死，正如他自己生前所言：“当粉身碎骨，以事实取直天下！”蒋介石在为张自忠发出的悼电里还特意就他在七七事变前后的这段历史感言：
荩忱之勇敢善战，举世皆知。其智深勇沉，则犹有世人未及者。自喜峰口战事之后，卢沟桥战事之前，敌人密布平津之间，乘间抵隙。多方以谋我，其时应敌之难，盖有千百于今日之抗战者。荩忱前主察政，后长津市，皆以身当樽俎折冲之交，忍痛含诟，与敌周旋。众谤群疑，无所摇夺，而未尝以一语自明。惟中正独知其苦衷与枉曲，乃特加爱护矜全，而犹为全国人士所不谅也……夫见危授命，烈士之行，古今犹多有之。至于当艰难之会，内断诸心，苟利国家，曾不以当世之是非毁誉乱其虑，此古大臣谋国之用心，固非寻常之人所及知，亦非寻常之人所能任也。
5月18日，冯治安、李文田联名致电冯玉祥先生，报告了张自忠殉国经过。冯先生说：“我读了这个电报真如晴天霹雳，震我肺腑，我不仅哀痛这位二十五年来同甘苦共患难的老兄弟的死亡，更痛惜在此抗战的重要阶段上牺牲了一员大有作为的猛将，这真是全民族的重大损失！”“九个月前，他向我说的坚决杀敌的话语，不料竟成了遗言；九个月前，雄健勇武的身躯，不料而今闭于一棺，不能重睹了！真是如断我臂，痛彻心胸！”各地军政当局及各界群众纷纷举行隆重的悼念活动，军政要员、社会名流纷纷赋诗题词，以志哀思。沦陷区人民也以各种方式悼念这位抗日名将。
1940年11月16日，国民政府在重庆北碚雨台山为张自忠举行“权厝下葬仪式”（即暂时浅葬，以待抗战结束后移灵南京国葬），在蒋介石、冯玉祥等军政官员及将军亲属注视下，第三十三集团军将领冯治安、黄维纲、刘振三挥土封棺，蒋介石亲题“英烈千秋”及冯玉祥手书“张上将自忠之墓”刻石碑立于墓前，冯玉祥并题“荩忱不死”四个大字。
1941年5月，国民政府在南瓜店将军殉难处的山头建“张上将自忠殉国处”纪念碑，并在山下修建十里长山阵亡官兵公墓。1945年，为纪念张自忠将军，湖北宜城县改为“自忠县”（1949年5月恢复宜城县建制）。
1942年，冯玉祥仿效明史可法墓葬扬州梅花岭之意，将雨台山改名为梅花山，并用薪金购梅花树植于将军墓侧。
张自忠将军殉国后，第三十三集团军官兵在士兵手册上写下这样一句话：是谁杀死了总司令？此仇不报不是人！5月21日凌晨，日军第三十九师团在偷渡白河时遭西岸第三十三集团军猛烈伏击，击毙联队长神崎哲次郎等300余名日军。
张自忠将军殉国后，第五战区司令长官李宗仁悲痛之余，仰天长叹：如果何基沣（国军第一七九师师长）在，不会有襄河之败，张自忠不会阵亡。何基沣闻言如刀刺心，决心在战场上找到杀害张自忠的日酋，血祭兄长在天之灵。1943年3月18日，何基沣在湖北当阳设伏，击毙了率部主攻张自忠将军指挥部的日军原二三一联队长、时任第十八旅团少将副旅团长的横山武彦。
中国共产党对张自忠的牺牲也深为震惊！然而，由于路途遥远，交通阻隔，延安军民直到8月6日才获悉张自忠殉国的消息。当天《新中华报》就发表了《悼张自忠将军》的社论，称赞张自忠“抗战之功极大，今并以身殉国，将其最后一滴血献给了抗战，既成功又成仁，的确配称为炎黄的优秀子孙，模范的民族革命军人，流芳百世的民族英雄”。
8月15日下午，延安各界代表1000余人齐聚中央大礼堂，为张自忠举行隆重的追悼大会。主席台正中悬挂着巨幅张自忠遗像。中共领导人毛泽东、朱德、周恩来分别题写了“尽忠报国”、“取义成仁”、“为国捐躯”的挽词。追悼会结束后，中共中央专门给张自忠家人发了唁电。
1943年5月16日，在纪念张自忠将军殉国三周年时，周恩来撰写了《追念张荩忱上将》一文，以精湛翔实、真诚感人，激励时人和后人。
新中国成立后，人民并没有忘记这位血洒疆场的抗日英雄。党中央拨出专款对张自忠在四川、湖北的衣冠冢重新修缮，并在北京、天津、汉口、上海等大城市设立了张自忠路。1982年4月16日，为缅怀英烈、表彰张自忠的抗日业绩，国务院民政部特意追认张自忠为“革命烈士”，颁发证书给他的后人。
张将军夫人李敏慧得知张自忠壮烈捐躯的噩耗后，平静地说：“自忠为国家战死疆场，我不难过。我虽是一个妇女，也应当有份。”不久，张夫人病逝。时年6岁的将军之子张卫国，原由将军委托给二十九军总参议萧振瀛中将抚养，后辗转由周恩来送往苏联，与毛泽东的两个儿子、朱德女儿及刘少奇子女、张闻天之子等同窗学习，19岁时回国，现已离休。将军之女张廉云于1946年加入中国共产党，曾任北京市政协副主席。
1952年，毛泽东亲自为三位抗日英烈签发了烈士证书。正式以佟麟阁、赵登禹、张自忠三位英烈的姓名命名街道。时至今日，张自忠路已经成为北京市的一处景观。
1991年纪念张自忠将军诞辰100周年暨殉国51周
年，湖北省宜城市以张自忠将军生平事迹陈列为主，建立了张自忠纪念馆。该馆是湖北省政府核定公布的省级纪念馆。
2005年5月16日是一代抗日爱国名将、民族英雄张自忠将军殉国65周年的祭日。当天上午，在张自忠的墓地——重庆市北碚区梅花山的张自忠烈士陵园，一位满头银发的老人向墓碑敬献了花圈。她就是张自忠将军三个子女中唯一还健在的女儿，82岁的张廉云老人。
2010年5月16日是一代抗日爱国名将、民族英雄张自忠将军殉国70周年的祭日，在位于北碚区梅花山的张自忠烈士陵园，各界人士隆重举行张自忠将军殉国70周年纪念大会。
大会上，民革中央副主席修福金为张自忠铜像揭幕。张自忠将军的女儿张廉云以及两名老部下——年过九旬的老兵张可宗和曹廷明在亲人的搀扶下，也带着花圈前来祭奠。
斯人远逝，音容宛在；回首当年，直令人感慨万千！张自忠将军誓死保国的精神永垂不朽！
三十三集团军的《抗日三字经》
人之初，性忠坚，爱国家，出自然。国不保，家不安，卫祖国，务当先。昔岳母，训武穆，背刺字，精忠谱。岳家军，奋威武，打金兵，复故土。唐张巡，守睢阳，奋战死，称忠良。文天祥，骂元兵，伸正气，留英名。郑成功，守台湾，抗清兵，美名传。刘永福，黑旗军，打法兵，英名存。七月七，卢沟桥，日本鬼，开了炮。佟麟阁，赵登禹，两将军，把兵举，守南苑，攻丰台，身虽死，有荣哀。姚子青，守宝山，一营兵，只余三。段云青，一等兵，身体健，国术精。遇敌舟，跃身上，一挡三，是猛将，左一拳，右扫腿，两倭寇，齐落水，余一寇，逃船尾，刺刀下，立见鬼。阎海文，是空军，打敌机，八架焚。掷炸弹，炸敌轮，轰一声，三舰沉。身受伤，落敌方，从容中，举手枪，先杀敌，后自戕，不屈辱，真叫棒。此数将，军人魂，青史上，美名存。
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