در طول جنگ پنج مرتبه به سختی مجروح شد و بالاخره آخرین بار در عملیات والفجر هشت به دلیل مصدومیت حاصل از بمبهای شیمیایی در بیست و هفتم بهمن ماه سال ۱۳۶۴ در بیمارستان لبافی نژاد تهران به شهادت رسید.
سردار شهید حاج قاسم سلیمانی درباره نحوه شهادت شهید حسین یوسف الهی گفته است هنگامی که آنها در اتاق عملیات بودند دشمن در عملیات والفجر هشت دست به حمله شیمیایی می‌زند، او یاران خود را از سنگر خارج کرد و خود به شهادت رسید.