1937年3月，眼见西路军败局已定，西路军召开了师部以上会议。最终决定陈昌浩和徐向前东渡黄河去陕北汇报情况，而熊国炳则率领剩下的人员，留在祁连山打游击，等待救援。不久之后西路军残部又遭敌军围剿，熊国炳率仅存的二百余人突围，大都壮烈牺牲，血沃沙漠，最终熊国炳被俘。

被俘之后，面对严刑拷打熊国炳没有暴露自己，一直声称自己是一个伙夫。当时敌人见他衣着褴褛、蓬头垢面，看起来也不像当官的，就没重视他，只是泄愤般的抽打他。最终还是一个四川老乡实在不忍心，就向马步芳的骑兵求情这才得以逃脱。

熊国炳靠着这位老乡，逃离了祁连山，一路乞讨来到酒泉，并化名为张炳南，在那他靠着摆摊艰难度日，一直到全国解放。1951年，熊国炳以张炳南的身份向人民政府填写参加过革命的登记表，政府给"补助款"50元、麦子4石。

熊国炳以此为本，经营磨坊。一次意外情况，熊国炳遇到了老战友何福圣，何福圣看他日子过得如此艰难，悲伤的问他：西路军的徐向前、李先念、王树声、周纯全、许世友他们都健在，还有当时在你手下当科长的秦基伟，你为啥不去北京找找他们？

熊国炳回答道：说实话，去北京找老战友这事我也曾想过，可是考虑后，也就算了。老弟你想想，当年一起长征的战友牺牲多少，特别是西路军全军覆没，我作为一个领导，应该负很大责任，我怎么还能厚着脸去让政府费事呢。另外呀，我这么多年没参加革命，如今岁数大了，再去北京找他们，不是让他们尴尬吗？无论怎么样，现在全国解放了，咱们入党时的奋斗目标实现了，就算是死，我也能闭上双眼了，就不给国家增加包袱了。

三年自然灾害期间，河西走廊饿殍遍地，熊国炳带领家人曾短暂回四川老家，可是四川也没吃的了，甚至比其他地方还严重。没有办法熊国炳又回到酒泉，1960年10月，熊国炳在饥饿中离世，享年62岁。