1948年2月，部隊北上，劉殿哲在行軍中幫助同志們扛槍背行李，榮立行軍艱苦功1次。9月29日，解放興城的攻堅戰(zhàn)開始，他所在部隊擔負攻城任務(wù)。由于興城城樓上敵人的機槍瘋狂掃射，沖鋒部隊受阻。他見此情境，迅速架起機槍向敵人狠狠射擊，將敵人的火力壓了下去，掃除了沖鋒部隊的障礙。然而，他卻遭到敵人的炮擊，頭部、兩肢受傷，鮮血浸透衣衫。副指導員見他負傷，命令他退下火線，但他仍堅持戰(zhàn)斗，表現(xiàn)了革命戰(zhàn)士英勇戰(zhàn)斗不怕犧牲的精神。這次戰(zhàn)斗，他榮立小功2次。

1948年10月14日，塔山阻擊戰(zhàn)打響，劉殿哲所在部隊參加這次作戰(zhàn)。劉殿哲得知消息，帶傷歸隊，堅決要求參加戰(zhàn)斗，并向連隊黨支部表示“接受戰(zhàn)斗考驗，爭取火線入黨”。連隊黨支部同意了他的要求，讓他擔任機槍手，隨同三排堅守塔山前橋頭陣地。次日拂曉，敵人一個營發(fā)起猛烈的沖鋒，他甩開棉衣，用機槍一邊向敵人掃射，一邊高呼口號，鼓舞戰(zhàn)友們奮起殺敵。在他們的頑強阻擊下，陣地前敵人尸體成堆。由于兇狠的敵人一次又一次猛烈進攻，戰(zhàn)斗打得異常殘酷，戰(zhàn)友大部分都犧牲了，他和剩下的5名戰(zhàn)友仍然堅持戰(zhàn)斗。子彈打光了，他與戰(zhàn)友馬海新沖出陣地，用手榴彈將地堡上的敵人消滅，從而牢牢地守住了陣地。敵人又瘋狂地進行反撲，他在身上3處負傷的情況下，草草包扎傷口，端起機槍繼續(xù)向敵人掃射，不幸再次中彈，英勇犧牲，時年24歲。

戰(zhàn)斗結(jié)束后，團部授予劉殿哲“獨膽英雄”稱號，并追認他為中國共產(chǎn)黨黨員。嗣后多年，凡召開全團指戰(zhàn)員大會，主席臺都空著一席留給劉殿哲。20年后，他所在縱隊司令員胡奇才在《憶塔山阻擊戰(zhàn)》一文中，記述了他的英雄事跡。