整个抗日战争时期，云南共向国内输送兵力约40万，伤亡人数10万以上，这对当时仅有900多万人口的云南省来说，是一个庞大的数字。八年全面抗战中，滇军自始至终奋战在各个主战场，并最终在各地接受了日本的无条件投降。
1937年7月7日，日本帝国主义发动了全面侵略中国的战争，抗日战争全面爆发。在国家危难之际，云南省主席龙云毅然表示：“身为地方行政负责者，当尽以地方所有之人力财力，贡献国家，牺牲一切，奋斗到底，俾期挽救危亡。”1937年8月，在南京国防会议上，龙云允诺出兵20万，支援全国抗战。1938年4月，六十军奉命赴台儿庄，参加第二阶段的徐州会战。六十军英勇抗敌，牺牲惨重，龙云毫不气馁，多次电令卢汉说：“一支优秀的军队并不是看死去了多少人，而是士兵的意志是否坚定，现在我们必须振作士气，来赢得胜利。
在六十军坚守陈瓦房一线、禹王山、台儿庄、徐州的27天中，付出了巨大的牺牲：参战人员35123人，伤亡18844人；542旅旅长陈仲书、1078团团长董文英、代理团长陈浩如、1080团团长龙云阶、1082团团长严家训、1083团团长莫肇衡、1081团副团长黄云龙牺牲；营、连、排长也伤亡过半，全军伤亡已过大半，战后部队只能缩编为5个团。龙云对滇军的英勇战斗非常自豪地说：“国家自由平等，只有鲜血可以换取。”“六十军英勇作战，望滇人继续努力。”
国民革命军第三军（又称老三军，以区别于张冲任军长的新编第三军），是由护国第二军演化而来，官兵仍然以云南人为主，是一支劲旅。1938年7月至1941年4月，该军奉命驻守山西南部的中条山，与友军并肩作战，粉碎了日军13次大规模进攻，功勋卓著。
以云南江川人唐维源为军长的国民革命军第三军，在敌我力量悬殊，并被敌重兵包围的情况下，仍英勇战斗，决不退让。在最后关头，唐维源军长为保持人格、国格，宁死不当俘虏，以身殉国；以云南腾冲人寸性奇为师长的第三军第十二师，被敌人分割包围后，毫无畏惧，率领部队英勇杀敌，血战重伤后仍在担架上指挥战斗，再次重伤后宁死不当俘虏，以身殉国。中条山战役这支滇军劲旅几乎伤亡殆尽。
1939—1940年，58军在锦江防守的战斗中，孙渡、鲁道源体现出高超的指挥艺术，充分发挥了滇军吃苦耐劳、善于爬山涉水的优点，经常组织小部队涉水渡江奇袭敌人，或伏击由靖安、奉新进出南昌的敌军车辆，虏获颇丰，多次受到战区长官部的嘉奖，鼓舞了军民的抗日斗志。使58军名扬中外的是第三次长沙会战。1941年12月29日，日军集结重兵向长沙进攻，58军奉命逐次抵抗，诱敌深入，在长官部调配部署完毕后，撤出阵地迂回占领东、西影珠山，切断日军补给线及断其退路。
58军堵死了日军的退路。日军对58军的阵地进行了4天的狂轰滥炸，于1月7日午夜发动疯狂进攻，企图夺路而逃。战斗异常激烈，紧要关头，孙渡沉着冷静，联络友军向进攻日军发起攻击，鲁道源亲率警卫部队投入到一线，8日拂晓，进攻的日军除21人被俘外全部被歼。58军为第三次长沙会战的胜利立下不朽功勋，从此，58军声名鹤起，名扬中外。
1943年11月初，日军第三、十三、三十九、六十八、一一六等师团10余万众，向湖南常德发起进攻。五十八军奉令于11月28日由欧震副总司令率领，与第四军、二十军援攻常德。五十八军为主攻军，第四军为左翼军，二十军为预备军，于5日凌晨，向沅江南岸之敌展开猛烈进攻。敌军陆空配合，凶顽抵抗。血战至10日午夜，我军攻势愈猛，前仆后继，杀声震野，敌军主力开始渡沅江北退，我军以步炮密集火力，乘敌渡江猛烈扫射，敌死伤甚众，沅江水为之变红。友军配合扫荡沅水南岸之敌。五十八军以全部炮兵及友军配合之炮兵，掩护侯镇邦之新十师，萧本元之新十一师，于11日拂晓，由德山市强渡沅江，猛扑常德，与其外围之敌战至11时。我军将士奋勇突入常德市区，与顽抗之守敌展开巷战，白刃相接，反复格斗，至12时，敌终以伤亡惨重而狼狈向北溃逃。侯镇邦师当即占领常德阵地，萧本元师全力追歼北溃之敌。午后，常德完全收复。
五十八军收复常德，功劳至大。捷报传出，远近欢腾。各界民众和团体组织慰劳团，政府人员以及美、英、苏等盟国武官、中外新闻记者涌至常德慰劳滇军将士，参观战俘及战利品。
抗战胜利后，三支滇军劲旅国民革命军第60军、新编第3军、第58军，分别代表国家、战区司令长官，在越南、九江、南昌接受日本帝国主义的无条件投降，洗雪了近百年来中华民族被侵略、侮辱的耻辱。
