Chuẩn bị cho trận đánh Cồn Tiên, mở màn chiến dịch tấn công thành cổ Quảng Trị năm 1972, anh được giao nhiệm vụ trinh sát, vào sâu trong lòng địch nắm tình hình và đề ra phương án tác chiến. Qua nghiên cứu thực tế, anh nhận thấy địch đóng trên một ngọn đồi, xung quanh là hàng rào dây thép gai bố trí tầng tầng lớp lớp, nếu không biết thì khi tấn công quân ta sẽ bị tổn thất nhiều. Hơn nữa địch còn có 1 đại đội “cơ động” ở vòng ngoài, làm nhiệm vụ tuần tra, tạo ra một hàng rào di động, là lực lượng nhằm đánh úp từ phía sau nếu quân ta tấn công vào Cồn Tiên.

Với kinh nghiệm và mưu trí của mình, Thuỷ không những nắm chắc tình hình, cách bố phòng của địch mà còn đề xuất phương án tác chiến và cùng đơn vị tiêu diệt gọn bọn đại đội cơ động ngay tại mỏm đồi 88, tạo điều kiện cho quân ta thắng lớn ở trận Cồn Tiên. Nhưng không may trong trận đánh này, Thuỷ đã bị thương nặng, cánh tay phải bị trúng đạn gãy rời. Được chuyển về hậu phương điều trị, các vết thương dần lành theo thời gian nhưng cánh tay gãy đã không thể như trước mà lúc nào cũng cong cong. Trinh sát là những người lính rất đặc biệt, là lực lượng tinh nhuệ nhất, được chọn lọc cẩn thận, được đào tạo bài bản để thực hiện những nhiệm vụ nguy hiểm và khó khăn nơi đầu chiến tuyến. Do đó, cánh tay phải đối với người lính trinh sát là vô cùng quan trọng, quyết định khả năng chiến đấu của họ. Đó là một mất mát vô cùng lớn với anh, còn hơn cả nỗi đau về thể xác.

Lang Sỹ Thuỷ được chuyển về tuyến sau điều trị và về làm chiến sĩ Tỉnh đội Thanh Hoá. Thuỷ xin được quay trở lại đơn vị tiếp tục chiến đấu, nhưng không được chấp thuận. Trong thời gian điều trị tại Viện quân y 4 Thanh Chương, Nghệ An, anh xin phép về quê thăm gia đình tại thôn Quan 1, Thanh Quân, Như Xuân, Thanh Hoá. Mới về nhà được ít hôm, khi biết cuộc chiến đấu ở Quảng Trị đang bắt đầu bước vào giai đoạn ác liệt nhất (81 ngày đêm tại Thành cổ Quảng Trị), anh lại xin phép gia đình vào chiến trường cùng đồng đội. Trước khi đi, anh chỉ kịp nhắn lại chị gái mấy câu: “Nhiệm vụ vẫn chưa hoàn thành, em lại phải lên đường vào chiến trường chị và em Tin (vợ anh Thuỷ) ở nhà chăm sóc bố mẹ và các em. Khi nào hoàn thành nhệm vụ em sẽ trở lại quê hương”.

Thương em, chị Lang Thị Sang đã nhường cho Thuỷ chiếc xe đạp duy nhất, lúc đó là một tài sản lớn của gia đình để anh tìm đường vào chiến trường. Sau gần 1 tháng đạp xe ròng rã, vượt hơn 500 cây số, cuối cùng anh cũng đến nơi. Gửi lại chiếc xe đạp tại một nhà dân bên đường, ngay trong đêm anh băng rừng vào tìm đơn vị. Anh em gặp lại nhau vui mừng khôn xiết và còn có cả những giọt nước mắt của đồng đội khi thấy cánh tay của Thuỷ không còn lành lặn nữa. Anh vẫn luôn hăng hái đi đầu, xung phong nhận những nhiệm vụ khó khăn gian khổ nhất. Nhưng trong một đêm đi đào công sự, bất ngờ một quả đạn pháo cầm canh rơi rất gần, Thuỷ vội ôm lấy đồng đội để che cho bạn và anh đã hy sinh tại mặt trận Long Quang, Triệu Phong, Quảng Trị, đêm 23 rạng sáng 24-1-1972, chỉ 3 ngày trước khi Hiệp định Pa-ri được ký kết.

Hoàng Linh