В четыре часа утра 16 декабря 1944 г. под покровом темноты Белинский с тремя разведчиками пробрался за передний край немецкой обороны. Будучи отрезанным от основной группы, он вступил в неравный бой — один против восьми гитлеровцев, обеспечивая действия остальных разведчиков. Когда по группе захвата открыл огонь пулемет и прижал ее на открытой местности, освещаемой ракетами, когда неминуемая смерть грозила всем бойцам, лейтенант Белинский, жертвуя собой, пополз вперед, через минное поле к немецкому дзоту. Раненый, весь в крови, добрался он до дзота, бросил в амбразуру гранату и дал очередь из автомата. Пулемет умолк. В это время начал работать второй пулемет. Белинский бросился к нему и закрыл амбразуру дзота своим телом. Горя желанием отомстить за своего командира, группа бросилась вперед, забросала пулемет и траншею гранатами, захватила пленных и отошла обратно, успешно выполнив задание.
Указом Президиума Верховного Совета СССР от 24 марта 1945 г. за образцовое выполнение боевых заданий командования на фронте борьбы с немецкими захватчиками и проявленные при этом отвагу и геройство Ефиму Семеновичу Белинскому посмертно было присвоено звание Героя Советского Союза. Похоронен Ефим Семенович в братской могиле, в населенном пункте Кайряй под городом Приекуле (Литва).
Награжден орденами Ленина, Отечественной войны II степени, Красной Звезды.
Школа в поселке Северо-Енисейском, в которой учился Е. Ф. Белинский, носит его имя, в ней располагается музей. Именем Белинского названы улицы в Красноярске и Лесосибирске. Памятный знак установлен на месте гибели Е. Ф. Белинского. Мемориальная плита установлена на воинском мемориале города Клайпеда (Литва). Памятники герою установлены в поселке Северо-Енисейском и в городе Лесосибирске.