با اوج گیری جنگ در کردستان، شیرودی و چند تن دیگر از خلبانان وارد جنگ شدند. شیرودی در عملیات‌های پروازی خود تلفات سنگینی را به نیروها و تجهیزات دشمن در نقاط استراتژیکی غرب کشور وارد کرد. در ۱۳ دیماه ۱۳۵۹ وقتی خ*یانت‌های آشکار بنی‌صدر را دید به افشاگری پرداخت و از شنوندگان سخنانش خواست با ایمان و اسلحه و چنگ و دندان از میهن اسلامی دفاع کنند. در همین ایام علی اکبر شیرودی را به خاطر بازپس گیری ارتفاعات بازی‌دراز بازداشت تنبیهی کردند و در واکنش به این مساله، روحانیون متعهد و اعضای سپاه کرمانشاه مراتب ناراحتی خود را در اسرع وقت به اطلاع اعضای شورای عالی دفاع از جمله آیت‌الله خامنه‌ای و حجت‌الاسلام هاشمی رفسنجانی رساندند و حکم بازداشت وی منتفی شد.
شیرودی بالاترین ساعت پرواز در جنگ را در جهان داشت و با بیش از ۴۰ بار سانحه و بیش از ۳۰۰ مورد اصابت گلوله به هلی‌کوپترش، باز سرسختانه می‌جنگید. شیرودی پس از چند هزار مأموریت هوایی و انجام بالاترین پروازهای جنگی در دنیا و نجات یافتن از ۳۶۰ خطر مرگ سرانجام در آخرین عملیات پروازی خود (۸ اردیبهشت ۱۳۶۰) در منطقه بازی دراز، هنگامی که عراق لشکری زرهی با ۲۵۰ تانک و با پشتیبانی توپخانه و خمپاره‌انداز و چند فروند جنگنده روسی و فرانسوی، برای بازپس گیری ارتفاعات «بازی دراز» به سوی سرپل‌ذهاب گسیل داشته بود، به مقابله با آنان پرداخت و پس از انهدام چندین تانک از پشت سر مورد اصابت گلوله تانک قرار گرفت و به شهادت رسید.
خلبان یاراحمد آرش که به همراه شهید شیرودی در این عملیات پروازی شرکت داشت، درمورد چگونگی شهادت این خلبان دلاور می‌گوید: «بارها او را در صحنه جنگ دیده بودم که خود را با هلیکوپتر به قلب دشمن زده و حتی هنگام پرواز مسلسل به دست می‌گرفت. در آخرین نبرد هم جانانه جنگید و بعد از آنکه چهارمین تانک دشمن را زدیم، ناگهان گلوله یکی از تانک‌های عراقی به هلیکوپتر اصابت کرد و در همان حال شیرودی که مجروح شده بود با مسلسل به همان تانک شلیلک کرده و آن را منهدم نمود و خود نیز به شهادت رسید. »
پیکر پاک شهید شیرودی پس از تشیع باشکوه در روستای شیرود تنکابن آرام گرفت.
پس از شهادت شیرودی، شخصیت‌های مملکتی نسبت به شخصیت والا و سلوک اخلاقی وی اظهارات مختلفی کرده‌اند؛ از جمله حضرت آیت‌الله خامنه‌ای او را مکتبی، مؤمن و جنگنده در راه خدا توصیف می‌کنند.
صاحب نظران جنگ‌های هوایی، او را «نامدارترین خلبان جهان» نامیده‌اند؛ چنانکه شهید تیمسار فلاحی رئیس ستاد مشترک ارتش، وی را ناجی غرب و فاتح گردنه‌ها و ارتفاعات آریا، بازی‌دراز، میمک، دشت‌ذهاب و پادگان ابوذر توصیف کرده و می‌گوید: " او غیرممکن‌ها را ممکن ساخت. کسی بود که وقتی خبر شهادتش را به امام دادم، امام در مورد وی فرمودند: " او آمرزیده است".
