شهادت در جریان عملیات خیبر، همچنان که نیرو‌های ایرانی در برابر ارتش عراق مقاومت می‌کردند هنگامی که همت برای بررسی وضعیت جبهه جلو رفته بود بر اثر اصابت گلولهٔ توپ در نزدیکی‌اش همراه با سید حمید میرافضلی، در غروب ۱۷ اسفند ۱۳۶۲ در محل تقاطع جاده‌های جزایر مجنون شمالی و جنوبی سر از بدنشان جدا شد و به درجه رفیع شهادت نائل شدند. به گفته شاهدان عینی و رزمندگان در منطقه عملیاتی طلائیه که عملیات خیبر و رمضان در آنجا انجام شد، به محدوده‌ای باریک، یک میلیون و دویست هزار گلوله توپ و خمپاره شلیک شد که تلفات بسیاری را برجا گذاشت. شهید ابراهیم همت در جریان عملیات خیبر به همرزمانش گفته بود: «باید مقاومت کرده و مانع از بازپس‍گیری مناطق تصرف شده، توسط دشمن شد. یا همه این‍جا شهید می‌شویم یا جزیره مجنون را نگه می‌داریم». محسن رضایی در مصاحبه‌ای گفته‌است: «اولین باری که در جنگ به کسی عنوان «سید الشهدا» دادند، در همین خیبر و برای حاج همت بود.»