年7月7日卢沟桥事变爆发。此后，郭汝瑰随所在的第十四师先后参加了淞沪会战和南京保卫战。郭汝瑰在战役中代理第十五集团军第十八军第十四师第四十二旅旅长，随后被陈诚提升为第五十四军参谋长，第二十集团军参谋长，第七十三军暂编第五师师长。1938年，郭汝瑰在武汉会战前提出军事报告，建议武汉会战应该以运动战和消耗战在外围利用有利地形层层阻击，同时配合敌后袭扰逐步消耗和瓦解日军。该报告被武汉会战作战计划采纳。1941年，郭汝瑰后来参加了薛岳指挥的第三次长沙会战。1943年，郭汝瑰任国防研究院研究委员，中央训练