1937年，中共中央重建上海地区党组织。不久，新怡和麻厂也建立了党的地下支部。地下党员通过各种方式，对出身贫苦的青年人灌输革命思想，启发他们的爱国热情。吴国臣苦大仇深，反抗意识十分强烈。在接触了革命真理后，他很快与之产生共鸣，萌发了为革命、为工人解放而奋斗的愿望。那时他经常秘密地和地下党员焦应元、高思龙在一起，在韬朋路（今通北路）一家过街楼上谈爱国主义，谈抗日，谈革命，吴国臣的阶级觉悟和斗争意识有了很大提高。

　　1937年“八一三”淞沪战争爆发后，新怡和麻厂停工，吴国臣又随家人前往苏北逃难。不久，上海沦为日军占领地，租界变为“孤岛”。新怡和麻厂复工后，吴国臣重新进厂，仍在麻厂细纱间做落纱工。那时，新怡和生产麻布、麻袋、棉纱及坯布等，由于军工和民用需求量大，企业发展很快，工人增至4500多人。吴国臣对新进厂的工人弟兄十分热情，帮助他们熟悉环境，学习生产技能。这时，麻厂地下党支部经过慎重考察，决定吸收吴国臣为中共党员，1938年秋，经王月辉介绍，吴国臣加入中国共产党。

　　入党后，吴国臣时时处处以党的利益为重，注意保守党的机密，牢记和执行地下党员的准则和纪律，只要是为党工作，从不计较个人安危得失，每次都出色地完成组织交给的任务。当时，正值民族危亡的时刻，吴国臣接受了党组织关于要在群众中大力开展救亡宣传教育工作的指示，深入到工友中间，用自己朴素的语言，积极宣传抗日救亡思想。他说：“工人是顶天立地的主人，只有劳动创造世界，如要过好日子，就只有依靠自己的力量打倒日本帝国主义，因为是他们把我们的幸福夺去了。”他以自己的爱国进步思想，带动影响了许多人。

　　那时，杜美电影院（今东湖电影院）上映苏联革命电影，尽管他的收入微薄，但仍尽其所能时常掏钱买票，请积极分子观看电影，以达到教育启发工友的目的。

　　1938年冬，上海地区党组织发动社会各界开展“节约救难”运动。号召全市人民为难民捐献寒衣，其中部分用作支援新四军的御寒衣物和医疗药品。新怡和地下党组织在中共外商（英美）委员会指示下，在全厂职员中开展劝募寒衣的活动。在麻厂地下党布置任务时，吴国臣自告奋勇在第一线做劝募工作。之后，吴国臣寻找各种机会，活跃在工人中间，动员他们帮助无家可归的难民，帮助在前线浴血奋战的战士。他讲述自己的亲身经历，充满感情地说：“那些难民是我们的阶级兄弟，新四军是我们的队伍，我们要尽力捐助他们。”在吴的宣传鼓动下，工人们工资虽然很低，但大家纷纷慷慨解囊，踊跃捐款，数目十分可观。这些捐款都缴到了当时的专门机构——上海译报社，报社还在报刊上登载过新怡和工人的捐款数额。

　　1939年9月，吴国臣所在班组的工头刘林元因没能满足原新怡和工人顾秉乾的复工要求，顾便对刘怀恨在心，他向在日军宪兵队当汉奸的亲戚告密，栽赃诬陷，说刘林元是共产党。

　　9月15日上午，日本宪兵和便衣特务包围了盐山路德和坊15号的整幢房子，并闯进屋里进行搜查，刘林元、吴国臣等新怡和工人都寄住在那里。日本宪兵在刘林元家里抄出了抗日传单，敌人不分青红皂白，将吴国臣、吴国钧、刘林元等5人一齐押上警车，带至许昌路宪兵队（今许昌路227弄特号），下车时吴国臣意味深长地对同伴们说：“今天我们到这里，只有各打各的官司。”暗示一起被捕的工人，要求他们各自顶住，说什么也不能牵连别人。在宪兵队，吴国臣因为有募集寒衣活动经历，受尽了敌人的酷刑严讯，不知昏死过去多少回。面对残暴的恶魔，吴国臣表现出一个共产党员的威武坚贞、大义凛然、视死如归的精神。当天，一起被抓的刘林元即遭日军活埋。

　　1939年9月16日，吴国臣遭敌人毒手，当时他年仅19岁。

　　1956年12月，上海市总工会在上海工人文化宫展出了吴国臣烈士的事迹，追念他为人民革命事业所作的贡献，号召人们学习烈士的爱国主义精神，以告慰烈士英魂。