Der chinesische Sanitätsdienst befand sich während des Zweiten Weltkrieges in einer sehr schlechten Verfassung. Es fehlte an Material und Fachkräften. Verwundete wurden nicht an der Front, sondern erst nach oft tagelangen Transporten im Hinterland von Ärzten behandelt. Bethune begann, das Sanitätswesen der chinesischen Guerilla neu zu ordnen, Möglichkeiten zur Ausbildung zu schaffen und arbeitete mit großen Engagement bei den von ihm initiierten mobilen chirurgischen Feldlazaretten. Für die Einrichtung eines Transfusionsdienstes reichten die Mittel bei weitem nicht aus bzw. waren wegen der Blockade der Japaner nicht zu bekommen. Bei einer Operation zog er sich infolge einer Schnittverletzung eine Blutvergiftung zu, an deren Folge er am 12. November 1939 im Kreis Tangxian in der nordchinesischen Provinz Hebei. Seine Arbeit und sein unermüdlicher Einsatz machte in China tiefen Eindruck. Mao Zedong veröffentlichte später das Essay „In Erinnerung an Norman Bethune". Mao Zedong beschreibt ihn als „selbstlosen Internationalisten" und „Vorbild für jeden Menschen". 1939 wurde in Hebei das Norman Bethune College of Medicine gegründet. Die Hochschule besteht bis heute und befindet sich nun in der nordostchinesischen Provinz Jilin.