1927年,劉震寰加入中國共產黨,任中共江陰縣長涇區委書記。他積極組織北漍農會開展活動,利用廟會、演戲等機會散發革命傳單,宣傳共產黨的政治主張。1928年初,劉震寰參加了由中共江陰縣委發動的顧山周東莊農民暴動,燒毀了大地主周士儀的田單契紙。劉震寰還參加了數次農民暴動,他的家也成了農暴領導人的活動場所。
1930年11月24日,劉震寰在長涇被捕,後被押解至鎮江江蘇省臨時軍法會審處。在獄中,殘暴的敵人把石灰放進桶中,將他的雙足按入桶內,再用水灌入,使石灰爆化,將他雙足腐爛。劇烈的疼痛,撕心裂肺,但劉震寰始終堅強如鋼,未吐露一點黨的機密。他的胞兄劉景桐帶著傷藥前去探監,見他遍體鱗傷,行動艱難,不禁悲痛欲絕。但劉震寰勸慰胞弟說:“諸位兄弟,必須團結好,代我培育好子女,我,事到如此,寧死不做背叛黨的虧心事…… ”說完,他將藥撒在鐵柵外,決心為革命獻身。
1931年4月4日,劉震寰凜然就義在鎮江北固山下,年僅34歲。