1933年3月，率部参加长城古北口抗战，荣获五等云麾勋章。
1937年8月升任第25师73旅旅长。
1938年3月，在台儿庄战役中，戴旅火攻陶墩，智取朱庄，激战郭里集，迫使台儿庄之敌后撤，得华胄勋章(一说宝鼎勋章)1枚。
1938年5月，在徐州会战中，曾率部在中艾山与日军激战4昼夜，因战功卓著，升任第89师副师长兼第31集团军总部干训班教育长。
1938年8月，率部投入武汉会战，被第31集团军记大功1次。
1939年1月5日升任第200师师长，接替杜聿明。该师是新建的第五军的主力师。
1939年5月，率部参加抗击日军进犯的随(县)枣(阳)之战。
1939年9月，参加长沙保卫战。
1939年11月，参加桂南昆仑关战役。
1940年1月，在坚守昆仑关的战斗中，戴部确保441高地，毙敌百余人，毁敌坦克2辆、炮4门，缴获枪械百余支。11日，戴安澜身负重伤。国民党政府颁授四等宝鼎勋章(一说青天白日勋章)1枚嘉奖之。
1941年12月16日，第200师开赴缅甸协同英军作战。
1942年3月，参加东瓜保卫战。在没有空军协同作战的情况下，同4倍于己、配备有步兵特种兵和空军的日军苦战12天，掩护了英军的安全撤退，并歼敌5000余人。4月25日，又率部克复棠吉。5月18日，在郎科地区指挥突围战斗中负重伤，26日下午5时40分在缅甸北部茅邦村殉国。
1942年10月16日，国民党政府追赠戴安澜为陆军中将。29日，美国国会授权罗斯福总统追授戴安澜1枚懋绩勋章。
1943年4月1日，国民党政府在广西全州香山寺隆重举行有1万多人参加的国葬。国共两党领袖均亲撰挽词。毛泽东的挽诗《海鸥将军千古》是：“外侮需人御，将军赋采薇。师称机械化，勇夺虎罴威。浴血东瓜守，驱倭棠吉归。沙场竟殉命，壮志也无违。”周恩来题写了挽词：“黄埔之英，民族之雄。”蒋介石的挽词是：“虎头食肉负雄姿，看万里长征，与敌周旋欣不忝;马革裹尸酹壮志，惜大勋未集，虚予期望痛何如?”
1948年5月3日，安葬于故乡安徽省芜湖市小赭山。
1956年9月21日，被中央人民政府内务部追认为革命烈士。
戴安澜-毛泽东为将军撰写的纪念诗
外侮需人御，将军赋采薇。
师称机械化，勇夺虎罴威。
浴血冬瓜守，驱倭棠吉归。
沙场竟殒命，壮志也无违。
戴安澜家书读后感
当年的那一场战争早已经离我们远去了，但是战场上留下的一封封家书，却成为历史永远的见证。今天，阅读戴安澜将军的家书，依然能读到硝烟和苦难，读到思念和牵挂，更加能读到以死殉国的毅然决然。
1942年3月，国民革命军第200师师长戴安澜率领中国远征军的先头部队开赴缅甸，紧急支援英军盟友抗击日本，并在保卫同古，收复塘集等战役中，立下赫赫战功。
戴安澜师长率领的200师将士，一方面要掩护英军撤离，另一方面要对日作战，困难危险重重。但是，戴安澜师长抱定誓死的决心，这种决心在他的家书中得到了强烈的表达。
戴安澜师长写给妻子王荷馨的最后一封家书中这样写道：“余此次奉命固守同古，因上面大计未定，与后方联络又过远，敌人行动又快，现在孤军奋斗，决以全部牺牲，以报国家养育，为国战死，事极光荣。”信中字字泣血，慷概激昂，为国抱定必死的决心。
同时，戴安澜师长在信中告诉亲人，“你们母子今后的生活，当更痛苦……望勿以我为念”。对于自己殉国之后，妻子可能遇到的诸多困难，作为丈夫，作为父亲，戴安澜师长同样心里感到深深的愧疚，因此，他在信中殷殷叮嘱、惦念、愧疚之情，也让我们能够强烈地感受到。