命军第二十军参谋长（军长郭汝栋），不久后离职，寓居上海。1934年10月，萧在郭汝瑰的推荐下入陆军大学特别班第二期深造。1936年，国民政府任命萧毅肃为陆军少将。中国抗日战争爆发时，萧任国民革命军第四十三军（郭汝栋部）参谋长，率部参加了淞沪会战和湖口等地的战斗。1938年时，四十三军撤编，萧调任参谋总长何应钦办公室主任。1940年，晋升中将。1943年2月，萧被任命为中国远征军参谋长。1944年12月，升任中国陆军参谋长。1945年1月1日，萧被授予青天白日勋章，不久升任中将。8月21日