战斗中的国民党军炮兵阵地

1937年8月上海八一三抗战爆发后，薛岳主动请缨抗日，被蒋介石任命为第19集团军总司令，在刘行、罗店抗击日军。10月，出任左翼军中央作战区总指挥，率部与日军展开激烈争战，予敌重创。11月11日，日军绕道杭州湾而在金山卫登陆，威胁左翼军侧后，薛岳被迫率部撤离上海，退往吴福线，11月13日，薛岳出任左翼军总司令，奉蒋之命部署吴福线防御，但不及就绪便被迫向锡澄线撤退，而后又撤离锡澄线。此后，薛岳升任第三战区前敌总司令，指挥所部实施敌后游击，策应第五战区的作战。　　1938年5月，薛岳改任第一战区第1兵团总司令，组织指挥兰封会战，重创日军。5月30日，升任第一战区前敌总司令，指挥第1兵团和第2兵团。6月，调任武汉卫戍区第1兵团（稍后为第九战区第1兵团）总司令。武汉保卫战时期，薛岳指挥该兵团在万家岭地区围歼日军第106师团和第101师团共1万余人，号称“万家岭大捷”。11月，又被任命为第九战区副司令长官兼江北兵团司令。随即率部与江南兵团张发奎部一起在皖西、湖口一带进行防御作战。

不久，因陈诚在军事委员会政治部部长任上公务繁忙，薛岳受命代理其第九战区司令长官兼职，1939年被正式任命为第九战区司令长官，负责指挥两湖和江西部分地区的作战。1939年2月，薛岳兼任国民党湖南省主任委员和湖南省主席。　　南昌失守后，蒋介石决定不守长沙。薛岳则主张坚守长沙，认为“长沙不守，军人之职何在？”“湘省所处地位关系国家民族危难甚巨，吾人应发抒良心血性，与湘省共存亡”。　　1939年9月中旬，日本第11军为打击第九战区部队主力，确保武汉地区的安定并促进汪伪政权的出台，以4个师团主力和2个师团大部，在100余架飞机和300多艘舰船协同下，从赣北、鄂南、湘北分兵六路向长沙发动进攻，湘北为主攻方向。薛岳以17个军的兵力应战，采取“后退决战”、“后发制人”的作战方针，以一部兵力于赣北、鄂南阻敌进犯，置主力于湘北方面的新墙河、汨罗江、捞刀河和浏阳河等地区，以逐次抵抗而迟滞消耗日军，最终挫败其进攻。赣北和鄂南日军的攻势先后为薛岳指挥的部队所阻。

9月18日，湘北日军3个师团开始由岳阳及其东南地区向新墙河以北守军的警戒阵地猛攻，薛岳指挥的部队激战五日后退守新墙河南岸，再经苦战而退守汨罗江南岸，而后将敌诱至捞刀河设伏地带。10月1日，感觉受到威胁的日军开始后撤。薛岳及时指挥各部对日军展开反攻和追击，相继克复失地。至10月7日，日军退回新墙河以北地区，共计伤亡2万余人。此即第一次长沙会战。会战期间，中国空军击落日军飞机3架，炸毁飞机70余架。