新编成的国民革命军第五十四军军长，投入淞沪会战；1939年7月升任第中华民国第二十集团军代理司令官兼洞庭湖警备司令官，1941年6月扶正成为二十集团军司令官。1944年，第二十集团军编入中国远征军，在总司令卫立煌率领下投入滇西缅北战役；二十集团军在龙陵战役时成功击溃日军，打通国际交通线，霍揆彰因此战功获美国总统罗斯福颁发勋章，后获颁青天白日勋章。1945年，任云南省警备总司令兼国民革命军青年军第六军军长。在任期间，发生诗人闻一多刺杀案；军统局后续清查作案线索时，察觉嫌犯均有云南省警备总司令特务营与稽