著名的有淞沪保卫战、南京保卫战、藤县抗战、豫中会战
参战队伍有104师、122师、123师、124师、125师、127师
133师、134师、145师、146师、147师、148师
149师、150师、161师、162师、163师、178师
新7师、新13师、新15师、新16师、新21师
暂编第5师
在内战中恶名在外的20军杨森部，是抗战中第一支出川抗战的川军，从淞沪会战开始，无役不从，是三次长沙会战的骨干兵团，曾在第三次长沙会战珠影山战斗中全歼日军第九混成旅加藤大队。川军二十六师，参加淞沪会战，是战绩最好的五个师之一，全师四千余官兵，到撤离战场时仅存六百多人，伤亡85%以上。
南京保卫战，川军二十一军防守南线，其中一四五师守广德，在优势敌人的围攻下，阵地失守，师长饶国华毅然率剩余仅一营部队冲入敌阵，以图恢复阵地，终因寡不敌从，身陷重围，弹尽援绝，将军不愿做俘虏，举枪自戕殉国。
1937年10月后，淞沪战役广德战场，23集团军145师中将师长饶国华的部队，战斗尤为惨烈。饶国华离川时对家里人说：“我此去，为国而战，义无反顾，我万死不辞！”
日军发起总攻，倾泻成千上万吨的炮弹、炸弹。饶部苦战三昼夜、伤亡极惨重。饶国华说：“前人史可法曾说过‘以城为殉’，我誓与广德共存亡！”阵地失守，师长饶国华毅然率剩余仅一营部队冲入敌阵，以图恢复阵地，终因寡不敌从，身陷重围，弹尽援绝，11月30日晚，饶国华举枪自戕殉国、慷慨成仁，年仅44岁。一四四师师长郭勋祺也在战斗中负重伤。
饶国华忠烈殉国后，国民政府明令褒扬，追赠为陆军上将。毛泽东在1938年3月发表讲话：“从郝梦麟、佟麟阁、赵登禹、饶国华……诸将领到每一个战士，无不给了全中国人以崇高伟大的模范！”1983年9月，四川省政府追认饶国华将军为革命烈士。
李家钰部第四十七军，长期在晋东南作战，后编为叁十六集团军，驻守河南，在豫中会战中，由国民党上层指挥不力，豫西各部在混乱中转移，叁十六集团军因是杂牌，奉命担任掩护，在转移途中，司令部直属队不幸与日军穿插分队遭遇，总司令李家钰当场中弹身亡，成为抗战中殉国的川军最高级别将领之一。
1938年1月20日，带病出征的刘湘，在抗战前线吐血病发，于1938年1月20日在汉口去世。汉口“万国医院”。中将参赞黄罔走进病房，凑在第七战区司令长官刘湘耳边汇报：“甫公，川军按你命令反攻，不怕牺牲、前赴后继，收复芜湖指日可待了！”刘湘睁眼喃喃说：“打、打得好……”但马上昏过去了。1月20日刘湘与世长辞，年仅48岁。清理遗物时，发现刘湘曾在一张纸条上写有：“出师未捷身先死，长使英雄泪满襟”。刘湘还留有遗嘱：“余此次奉命出川抗日，志在躬赴前敌，为民族争生存，为四川争光荣，以尽军人之天职。不意宿病复发，未竟所愿……”“抗战到底，始终不渝，即敌军一日不退出国境，川军则一日誓不还乡！”对于这段历史，李宗仁将军曾说：“八年抗战，川军之功，殊不可没。”
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