1941年秋，日寇对晋察冀根据地进行大扫荡。为确保主力部队和人民群众安全转移狼牙山五壮士雕塑，宋学义所在班奉命担负牵制敌人这一重任。在班长马宝玉的带领下，他同副班长葛振林，战友胡福才、胡德林，各自为战，埋地雷、放冷枪，硬是把日寇引上了狼牙山。

当五壮士登上该山顶峰棋盘陀时，鬼子不时向山顶发起疯狂进攻，宋学义战友们居高临下，猛烈射击，一连打退敌人十多次进攻。子弹打光了，他们就用滚石撞击消灭敌人；手榴弹掷完了，他们就把日寇掷到前沿阵地尚未引爆的手榴弹反掷敌群，杀伤敌人。五壮士胜利完成牵制、掩护任务后，以视死如归的大无畏革命精神，折断枪支，高呼口号，纵身跳下万丈悬崖，用满腔热血谱写了一曲震撼中外的抗日英雄战歌。宋学义被悬崖树丛拦住，但折断了腰骨，经后方医院抢救得以幸存。战斗结束后，分区司令员杨成武代表聂荣臻将军授予宋学义“英勇顽强”抗日壮士勋章，后又于狼牙山顶修建五壮士纪念塔。

1944年，宋学义转业到河北省易县管头村任农会主席。1947年返回家乡，历任民兵连指导员、党支部书记，中共王曲公社委员会委员、县委委员。曾先后出席“全国烈军属、复员退伍军人积极分子代表大会”、“全国民兵英雄代表大会”和“中国共产党第九次代表大会”。在文化大革命中被打成“走资派”，“假英雄”身心受到巨大打击，带着巨大遗憾和悲愤而死。于1971年在郑州病逝，享年53岁。壮士遗体安放在沁阳市烈士陵园墓区正中央。后1979年被追认授予革命烈士光荣称号。