1941年1月25日，日军在冀东制造了惨绝人寰的“潘家峪大惨案”，雷烨是唯一亲临现场的记者，他用笔和镜头记录下日军的滔天罪行，以大量第一手材料撰写的长篇通讯在《晋察冀日报》发表，向世人揭露了日本法西斯令人发指的残暴行径。同时，他拍摄的潘家峪村民房屋被毁、上千人被害的照片，在《晋察冀画报》上公之于众，成为日寇疯狂屠杀无辜平民罪行的铁证。

1943年1月，晋察冀边区第一届参议会在阜平县温塘村召开，雷烨作为冀东分区的参议员出席了会议。会后，他把自己在冀东四年来的战地摄影资料送往位于平山县曹家庄的晋察冀画报社，画报社当即决定在《晋察冀画报》第三期推出，并邀请雷烨留下选定照片和编写说明，希望通过这些影像资料对冀东的抗战进行全面而深刻的反映。

然而，命运却在这一刻开了一个残酷的玩笑。1943年4月19日，数百名日军从南向北向曹家庄袭来。雷烨闻讯并没有选择立刻离开，而是紧急挨家挨户敲门，通知村民撤离，直到第二天拂晓，日军进村，雷烨才带着警卫员匆忙撤离。当他们退到南段峪石堂村时，与敌遭遇，一场激烈的交战随即展开，雷烨不幸负伤，日军企图将他俘虏。在生死关头，雷烨从容地砸碎了自己的相机、手表等随身物品后，将枪口对向自己，用留下的最后一颗子弹，壮烈殉国，年仅29岁。

1938年11月6日，中国青年记者学会延安分会成立，毛泽东等当选该会名誉主席团成员，雷烨当选为该会第一届理事会理事。在八路军挺进环境极端险恶的冀东抗日最前线，雷烨发起并创办了文艺刊物《路》《文艺轻骑队》等，进行广泛的抗日宣传。在抗日前线，他用相机拍摄了数以百计的战地写真《转战长城内外》《驰骋滦河挺进热南》《塞外烽烟》等，记录了炮火硝烟中最真实的历史瞬间。

2000年5月，雷烨入选《正义与勇气——世界百名杰出战地记者列传》。2014年9月，雷烨被列入中华人民共和国民政部公布的第一批著名抗日英烈和英雄群体名录。