1949年，特务头子 毛森 ，抓捕了一个交际花小姐，审讯时，毛森用刀划开她的衣服，轻蔑道：“你招不招？”见美人颤抖着，他又把烟头烫在她的锁骨上！ 抗日战争胜利后，刘惜芬转到私人诊所工作。她为劳苦大众提供诊治服务，对贫困病人常常免费或低价，有时还上门提供护理，获得当地民众称赞。这一时期她接触地下党组织，逐步接受革命教育。1949年5月经胡惠敏和郑秀宝介绍，她加入中国共产党。此后她全身心投入党的工作，为党组织和闽粤赣边游击队募集经费以及药品医疗器械。 刘惜芬根据党组织安排，改变装扮成为烫发涂口红身穿旗袍脚踏高跟鞋手提皮包的摩登女子，经常出入厦门海口仙乐舞厅和中山路百乐门舞厅等场所。她接近国民党军官，通过交谈获取军事政治情报，还到虎头山厦门要塞司令部联系潜伏同志，将情报送往游击队。她出色完成多项情报传递任务，为厦门解放提供支持。 1949年7月毛森出任厦门警备司令后，白色恐怖加剧。他在50多天内连续进行五次大规模搜捕，实施户口检查、宵禁并签发战时法令。刘惜芬和战友们在公共场所和国民党人员家中散发中国人民解放军约法八章以及告厦门同胞书等宣传品。她和侄儿用肥皂刻制图章用于印刷材料，冒着风险开展宣传工作。 地下党组织决定转移部分革命青年时，刘惜芬帮助几名同志乘船前往香港。她选择留下掩护他人。1949年9月19日凌晨，厦门警备司令部特务包围她的住宅并在附近地区实行戒严。她被捕后关押在鸿山脚下看守所狭窄牢房。被捕后1个多月里，她经受多种酷刑审讯，但始终只说自己是护士，没有透露任何地下党秘密。 毛森亲自过问审讯，企图从她口中获取厦门地下党组织情报以彻底摧毁相关网络。他下令对她使用烧红烙铁烫身、浸油绳鞭抽打等手段。她忍受折磨坚持立场。敌人还安排她观看对禾山抓来囚犯的拷打场面作为目刑方式，试图击垮她的意志，但她没有动摇。 1949年10月15日解放军对厦门发起总攻，炮声从远处传来。她在牢房中听到后，对同牢难友说出天快亮了的话语。10月16日国民党败退前夕对关押人员进行屠杀。刘惜芬与其他16名地下党员和革命群众共17人被押至鸿山脚下，以绞刑处决。第二天10月17日厦门解放。 她的牺牲发生在厦门解放前一天。事后厦门各界举行死难烈士追悼大会，悼念包括她在内为解放事业献身的同志。她的名字后来镌刻在厦门烈士陵园纪念碑上，成为当地革命历史的一部分。