سید با آغاز جنگ تحمیلی، با لباس رزم از قزوین به سوی جبهه رو آورد و در کنار شهید دکتر مصطفی چمران در ستاد جنگ های نامنظم به سازماندهی نیروهای مردمی پرداخت. وی شخصاً به مأموریتهای شناسایی رزمی و دشوار می رفت. آزادی منطقه پرحادثه و خطرناک «دُبّ حُردان» به فرماندهی وی در رأس یک گروه متشکل از یکصد رزمنده ممکن شد.
شهادت نامه شهید چمران، در رثای سید علی اکبر ابوترابی که گمان قوی بر شهادت ایشان داشت، گواهی گویا در نقش تعیین کننده ایشان در محورهای عملیاتی جنوب کشور می باشد.
مرحوم ابوترابی درباره علت عزیمت خود به جبهه می گوید:
«اوایل جنگ که نیروهای بعثی تا نزدیکیهای اهواز پیشروی کرده و عده زیادی از مردم ما آواره شده بودند، هر روز شهیدی را به قزوین می آوردند و از ما به عنوان «رئیس شورای شهر» می خواستند تا در مراسم تشییع جنازه شهدا صحبتی داشته باشیم و این مسأله برای ما گران بود و خیلی بر من سخت می گذشت. لذا به مسئولین پیشنهاد کردم که می خواهم عازم جبهه شوم ولی آنها نپذیرفتند. تا اینکه پس از کسب تکلیف از حضرت امام که فرمودند حضور در جبهه تکلیف است مگر اینکه کسی نباشد که در ارتباط با مسئولیت شهری شما جایگزین گردد، بلافاصله راهی جبهه شدم»
سید در اواخر مهر ماه 59 عازم اهواز شد و در استانداری با دکتر چمران دیدار کرد. دکتر چمران گفت: «جبهه «الله اکبر» مدت زیاد راکد بوده و از طرفی احتمال حمله دشمن نیز وجود دارد.» با پیشنهاد ایشان برای دیدن و ارزیابی منطقه به جبهه «الله اکبر» رفت. در آنجا قرار گذاشتند که یک شناسایی از منطقه صورت دهند و بعد یک حمله فریبنده به دشمن داشته باشند.
به هنگام شناسایی، سرباز همراه آقای ابوترابی زخمی شد و دشمن با قطع تیراندازی و به قصد اینکه آنان را زنده دستگیر کند، راه را بر آنان بست. آقای ابوترابی آن لحظه را چنین به تصویر کشیده است:
«من وقتی اوضاع را چنین دیدم با توسل به ائمه بدون هدف مشخصی شروع به دویدن کردم و در همین حال وقتی به پشت سر خود نگاه کردم، متوجه شدم که «شنی» تانکی که مرا تعقیب می کرد درآمده و آن تانک دیگر قادر به تعقیب کردن من نیست. مقداری که از تانک دور شدم، دیدم دور از انصاف است که آن برادر مجروح را تنها رها کنم و با خود گفتم باید جای او را شناسایی کنم تا بلکه بتوانیم شب به آن محل بازگشته و آن برادر را با خود ببریم.
وقتی به طرف او می رفتم دیدم یک دستگاه «نفربر» از سمت ایران به سوی من می آید. به سرنشینان آن اشاره کردم و آنها هم صدا می زدند «بیا! بیا»
به خیال اینکه آنها ایرانی اند به سمت برادر مجروح حرکت کردم تا او را هم با خود ببریم. ولی متأسفانه وقتی «نفربر» نزدیک شد، متوجه شدم آنها عراقی هستند و لذا برای نجات خود به پشت تپه رفته و خودم را داخل «چاله خمپاره» انداختم. عراقی ها من را در چاله پیدا کردند. ولی هر چه اصرار کردند که بلند شوم بلند نشدم و گفتم اگر شهید شوم بهتر از این است که به اسارت درآیم.
عراقی ها پیاده شدند و به زور دست مرا کشیده و به داخل «نفربر» انداختند. برادرانی که در آن نزدیکی بودند و با دوربین منطقه را زیر نظر داشتند این صحنه را که دیده بودند، فکر کرده بودند من شهید شده ام و لذا نام مرا به عنوان شهید اعلام کردند». سید پس از آزادی در مسیر زیارت امام رضا علیه السلام به لقاء الله پیوست.