主要戰例：淞滬會戰、蘇浙皖游擊戰、蘭封會戰、萬家嶺戰役、南昌會戰、第一次長沙會戰、第九戰區冬季攻勢、第九戰區夏季攻勢、第九戰區反掃蕩作戰、上高會戰、第二次長沙會戰、第三次長沙會戰、浙贛會戰、常德會戰、長衡會戰、湘粵贛會戰、贛江追擊戰

1937 年8月13日，淞滬會戰爆發。薛岳被任命為第19集團軍總司令，編入左翼軍，投入淞滬戰場。在這場戰爭打破了日軍三個月打敗中國的美夢，也迫使日軍對中國的戰略由北向南侵略轉為東向西侵略，掉進了國軍以時間換取空間的戰略之中。從這時起，薛岳將軍為民族的獨立和解放奮戰八年，立下了赫赫戰功，其軍事生涯也走向了巔峰。

1937年12月至1937年5月，薛岳先後建立了黃山山脈和天目山的游擊根據地，指揮第3戰區各部挺進蘇浙皖敵後，對京杭、滬杭等各交通線及長江航道展開游擊戰爭，牽制了日軍大量有生力量，穩定了江南戰局，有力地配合了徐州會戰。5月11日，徐州吃緊，蔣介石調薛岳出任第 1戰區第1兵團總司令，火速赴豫東指揮作戰。5月14日至6月1日，薛岳參與指揮了蘭封會戰，重創日軍土肥原師團。5月30日，薛岳晉升第1戰區前敵總指揮。6月18日，武漢會戰迫在眉睫，薛岳調任第9戰區第1兵團總司令，負責鄱陽湖西岸及南潯線防禦。

1938年9月21日，日軍第106 師團長松浦淳六郎中將，意圖進攻萬家嶺一舉打通南潯路。面對來勢洶洶的日軍，薛岳及時組織第66軍、第74軍、第4軍各2個師，對敵實行合圍，並斷其補給。並在萬家嶺設下口袋防禦，待該師團闖入後加以包圍殲滅。9月底起，對日軍發起多次進攻，第66軍克石頭嶺，第74軍攻占長嶺、張古山，雙方爭奪慘烈，陣地一天數次易手。日軍派飛機空運彈藥糧秣救援，又派27師團增援。10月，第1兵團將敵壓縮在三四平方公里的三個村子裡，從四面層層包圍，發起猛攻。然後薛岳命各師挑選奮勇隊，采分進合擊戰術，由兩翼圍殲萬家嶺日軍不顧敵機轟炸，奮勇殺敵。雙方為每一個山頭，都展開了激烈的爭奪戰。扁擔山一役，陣地易手了五次之多。74軍突擊隊更是血戰5小時，余張古山主陣地展開激烈的攻防戰；當日夜間戰鬥進入最高潮，日軍106師團更是自師團長以下全體動員拼命突圍。日軍至第二日早晨，戰鬥方告一段落。此役殲敵1萬餘人，幾乎全殲敵106師團。1939年3月15日至5月8日，薛又指揮了南昌會戰。其後，薛岳及其麾下各部在長沙與日軍長期周旋。

1939年9月，第11集團軍司令官岡村寧次指揮7個師團、2個旅團及海軍、航空兵各1部，共16萬餘人，採用分進合擊的戰術，進攻長沙企圖打通中國西南門戶。岡村寧次想將東路日軍在在江西北部的修水一帶，發動側攻，然後轉向西南方，切入湖南東北部；中路軍則是由湖北南部發動攻勢，與江西的日軍會師，在湖南東北部占領戰略位置。身為國軍第9戰區代司令長官的薛岳，看準了岡村寧次過於躁進的心理，計劃利用山嶽江河有利地形，誘敵深入，分散日軍，將日軍引向江西、湖南的崇山峻岭，斷絕日軍補給，然後將其包圍。當日軍進入地形極其複雜的幕阜山地區時，國軍採取突擊，並切斷了日軍的補給線。岡村寧次的戰術完全失敗，之後又遇上薛岳主力軍的包圍，傷亡達2萬餘人，不得不退出戰場。

1939年12月12日至1940年1月20日，薛岳組織實施第9戰區冬季攻勢。4月9日，薛又組織20個師發起夏季攻勢，至6月27日攻克奉新、靖安、西山萬壽宮及高郵市等重要據點，擊斃敵混成第16旅團長藤堂高英少將，有力地配合了第5、6戰區同期進行的棗宜會戰。在戰區主力冬季攻勢遭受慘重損失之後，還能取得如此戰績，實屬不易。1940年10月至1941年3月，薛岳指導第9戰區各部進行反掃蕩作戰，先後取得陳山船埠、九嶺、奉新等戰役的勝利，收復通城、武寧等縣城。1941年3月15日至29日，薛岳參與指揮上高會戰。

此時阿南惟幾剛被任命為日軍第11集團軍司令官，他上任後就想一雪前恥，調及在湘北嶽陽以南地區集結了第3、第4、第6、第40師團和4個旅團，總兵力達 12萬餘人的兵力，準備利用日軍強大的火力優勢，集中兵力於長沙正面，強攻長沙。1941年9月18日，日軍開始瘋狂攻擊大雲山的國軍，火力空前猛烈，主力直撲長沙外圍。此時薛岳仍然採取誘敵深入的方法，不與日軍強力交戰，只是儘量將日軍引向湖南的崇山峻岭。而後將部隊一個接着一個的在長沙外圍與日軍周旋，有力的分散了日軍進攻長沙市區的兵力，增加了堅守長沙的時間。此時日軍正楚於被牽着鼻子走的狀態。第4師團雖曾一度攻入長沙市區，日軍的第3師團，也曾攻到南方的株洲，但在薛岳的布局之下，日軍由於主力一直受到牽制缺乏足夠的攻城兵力，無法攻占長沙。不久後，由於日軍第11軍六成以上的兵力被薛岳部隊拖在長沙外圍，就使第11軍原來的防地兵力空虛，也致使國軍第6戰區司令官陳誠及時抓住了戰機，他發現駐守宜昌的日軍第13師團兵力，只剩下三分之二，因此決定調集第6戰區國軍主力，全力強攻宜昌。9月26日，國軍向宜昌發動猛攻，第13師團長內山英太郎中將見宜昌被國軍四面強攻，而主力部隊又被薛岳牽制住，因此急向阿南以及日本中國派遣軍司令部求救。薛岳及時抓住戰機，將長沙外圍的六個軍同時發動逆襲，同時命令於北岸的第4軍、第20軍、第58軍南渡汨羅江，南北夾擊。日軍第11集團軍損失慘重，狼狽逃竄。國軍共殲滅日軍2萬餘人，擊落飛機6架，擊沉汽艇9艘，使其日軍妄圖一舉殲滅第9戰區主力的計劃遭到失敗。

第二次長沙會戰之後日軍大本營擔心第9戰區國軍南下支援駐港的英軍，命令阿南惟幾率領包括4個師團，3個獨立混成旅團，包括特種兵在內的5個聯隊及航空兵共計12萬餘人，向長沙方向發動進攻，另以一部向上高、修水進攻，以牽制國軍，企圖在汨羅江兩岸，殲滅國軍第9戰區主力。為了這次戰役，薛岳已經檢討了兩次日軍進攻長沙的得失，自創了聞名中外的“天爐戰法”。依薛岳的敘述：天爐戰法是先調遣士兵往四方撤，讓敵人長驅直入。待敵人進來後，再伏擊、誘擊、側擊、尾擊，分段一舉包圍殲滅。一方面消耗敵人體力，一方面打擊敵人。此時阿南惟幾完全中了薛岳的策略，日軍在長沙陷在巷戰與肉搏戰之中，被國軍切斷了補給，只有靠空投補給品支持，攻勢一旦陷入纏鬥的階段，就對日軍相當的不利，另一方面薛岳於嶽麓山中部署的炮兵陣地，更是發揮了極大的殺傷效果，所以日軍的天時地利盡失，最後阿南下令日空軍動員一切力量支援，在加上第9混成旅團的捨命奔襲，才能使第6師團退出長沙。而後敗退的日軍在遭到中國軍隊一波又一波的攻勢下，遺屍遍野，全靠着日本空軍不斷的緊急支援，足足走了8天才得脫困，這是日軍在中國戰場中，遭到最大的敗仗。此次戰役國軍大獲全勝，共斃傷俘日軍5萬餘人，成為12月7日（日軍偷襲珍珠港）以來，同盟軍唯一決定性之勝利。薛岳將軍更是因此得到日軍的“長沙之虎”的封號。

抗戰後期，薛岳又於1942年6月初至7月中旬率58軍、4軍、79軍等部增援贛東，參加浙贛會戰。1943年11月至1944年1月，率99軍、10軍、 58軍、72軍等部馳援常德會戰。1944年5月27日至10月2日，指揮第9戰區的長衡會戰，殲敵2萬餘人。1945年1月至3月，率第9戰區主力參加了湘粵贛會戰。6月至8月，組織實施贛江追擊戰。9月14日，薛岳在南昌接受日軍投降。在抗日戰爭八年中，薛岳以殲滅27萬日軍，成為了殲滅日軍最多的將領，他的天爐戰法至今仍被世界各國軍事家奉為陸軍野戰的經典之作。