七七事变之后抗日战争中，指挥第5师团，先在山西省与阎锡山指挥第二战区的中国军队作战。太原会战结束后，板垣的师团调往山东省，沿胶济铁路进攻青岛。在山东南边台儿庄会战中第5师团之第21旅团担任日军救援部队，在第五战区国军包围下，即将被歼灭的矶谷廉介中将的第10师团之第33旅团的万余名日军，被板垣师团军打开缺口而逃出去。1938年-1939年回日本在近卫内阁以及平沼内阁任陆军大臣兼对满事务局总裁。平沼内阁倒台后1939年－1941年，任中国派遣军总参谋长，策划汪精卫伪政府的成立，继续参与对华战争的指挥事宜。