1937年，八一三事变发生，淞沪会战拉开了帷幕，这也是中国空军首次参加战争，史称八一四空战。此次空战中，沈崇诲所属的第2飞行大队奉命轰炸日军的第3舰队，轰炸之时正好是日军在码头登陆的时候，此次圆满完成的轰炸任务一方面是重创了日军的作战人员，另一方面是烧毁了许多的日军物资，功不可没，一定程度上延缓了淞沪会战的进程。
8月19日，第2飞行大队又接到了轰炸码头和敌军舰的任务，与此同时，日本空军耍诈，兵分两路，一路留在上海，另一路前往南京和杭州进行轰炸，国军本作护航用途的战斗机被迫升空对战。情况紧急，沈崇诲驾驶的轰炸机只得在没有护航的情况下，升空执行轰炸任务，在飞抵日军舰上空时，沈崇诲和战友所驾驶的904号战机突发故障，飞行速度减慢，落在了队伍的最后面，脱离了在战斗队形。此时日本军舰“出云号”正在指挥空军与国军空军交战，沈崇诲与自己同机的战友一合计，战机故障无法完成任务，还不如尽自己的最后一份力。于是两人驾驶着战机撞向了日军的指挥舰——出云号，与敌舰同归于尽。由于出云号防空火力很强，袭击失败，二人双双殉国。
牺牲时，沈崇诲年仅27岁，在本应当享受着大好前程的年纪，他选择了不甘平庸，不爱西装爱武装，放下手中的建筑图纸，拿起武器保家卫国，最终慷慨赴死，以身殉国，立德立言，无问西东。
