日军重重包围无法撤退，遂率部参与方先觉将军率领的陆军第十军1万8千将士进行衡阳保卫战抵御日军6个师团近10万人的进攻，40天后奉方军长之命突围汇报衡阳情势，援军最接近时成功突围。1945年日本无条件投降，抗战胜利，杨伯勋奉国民政府军事委员会之命接受粤汉铁路，任交通警备司令部粤汉铁路警备司令部司令；交通警察总署衡阳第八警官训练所所长。1949年于湖南衡阳返回云南昆明，云南卢汉宣布“起义”后，被军统驻云南领导人检举被捕入狱，1960年逝世，享年62岁。