叙为陆军少将。1936年6月任参谋本部第二厅厅长，负责军事情报、国外宣传和武官工作。1936年10月5日晋升为陆军中将。抗战时，被白崇禧推荐给李宗仁的第五战区司令长官部参谋长。1938年3月11日奉李宗仁之命，到临沂前线开设前进指挥所，召集庞炳勋、张自忠的第四十、第五十九军高级指挥人员开军事会议，采纳了张自忠的作战计划，决定反守为攻，采用正面坚守，两翼迂回，抄袭敌后，一举歼灭之方案。3月17日，徐祖诒见张自忠第五十九军伤亡太惨，拟电请战区长官李宗仁同意第五十九军撤下阵地；张自忠向徐祖诒请求再坚持24小时