劉惠馨被分配到建始縣，建立中共建始縣特支，11月調(diào)中共宜都任縣委書記；民國二十八年10月，中共施巴特委成立，馬識途任書記，劉惠馨調(diào)任特委委員、民運部長兼特委秘書。為便于掩護特委機關工作，組織批準劉惠馨與馬識途結(jié)婚。

次年3月，劉任特委政治交通員，赴重慶向中共南方局匯報和請示工作，帶回中共中央重要文件。她雖懷孕，仍經(jīng)常翻山越嶺到屯堡鎮(zhèn)做學運工作，往返近百里，因勞累過度，多次暈倒；8月，中共 湘鄂西區(qū)黨委書記何功偉由宜昌抵恩施，劉惠馨由重慶陪同南方局代表錢瑛在恩施五峰山主持開會，宣布撤銷湘鄂西區(qū)黨委，施巴特委改組成中共鄂西特委（省工委），何功偉任書記，馬識途任副書記，劉惠馨任特委婦女部長兼特委秘書，并負責與中共南方局交通關系；9月下旬，劉惠馨到重慶紅巖嘴向南方局書記周恩來匯報工作情況。

因叛徒告密，民國三十年1月20日下午，劉惠馨與何功偉先后被國民黨特務逮捕；劉惠馨堅強不屈，在獄中組織黨支部堅持斗爭，對獄中難友進行氣節(jié)教育，開展改善待遇的絕食斗爭，并設法托人將叛徒名單送交重慶南方局。

同年11月17日，劉惠馨被國民黨秘密殺害于恩施方家壩，年27歲。

1952年，劉惠馨烈士骸骨移葬五峰山烈士陵園，2003年11月遷葬于恩施方家壩。