5日，关升任陆军中将，任西北剿匪十一纵队司令，率四个师参与堵截红军西路军。1937年，关升任52军军长，投入抗日战争。抗战中，关率部先后参与漳河战斗、台儿庄战役、武汉会战、第一次长沙会战等战役。由于他的英勇，时人誉之为“关铁拳”、“关勐”，与“孙钢头”孙连仲并称。1938年，关升任第三十三军团长，次年又升任第十五集团军总司令，为黄埔军校毕业生中升任集团军总司令的第一人。1940年，关率部调防云南，负责中国和越南边境的防务，其间因查办五十四军军长黄维，与陈诚发生冲突，导致陈诚胃疾复发吐血。1944年1