年11月，地方公安机构包围神州医院并抓捕中共地下工作人员，李应章经汕头、香港、广州于年底抵达上海，在日本租界开设「伟光医院」行医，并改名为「李伟光」。1937年，芦沟桥事变爆发后，上海随即发生八一三事变，李伟光与一批台湾青年组织台湾革命大同盟，在《救亡日报》上发表台湾革命大同盟的宣言和纲领；他还透过中国共产党上海办事处主任刘少文和吴成方等接上组织关系，在医院中建立秘密机关，先后掩护曹荻秋、张执一等人。1945年，中国抗日战争胜利，李伟光担任于11月成立的台湾旅沪同乡会的理事长，协助到达上海的台湾人，