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。*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。

2009年9月14日，他被评为100位为新中国成立作出突出贡献的英雄模范之一。。.。

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