任命孙蔚如为陕西省政府主席，杜斌丞继续担任陕西省政府秘书长。抗日战争爆发后，第二次国共合作开始，杜斌丞协助孙蔚如主持陕西省政务。毛泽东将杜斌丞称作“中国共产党的忠实朋友”。
参加民盟.1938年秋，蒋介石将杜斌丞解职，并派胡宗南到杜斌丞家游说其出任国民政府军事委员会参议，被杜斌丞拒绝。中国国民党陕西省党部两次派人给杜斌丞送中国国民党党员登记表，都被杜斌丞撕碎。此后，杜斌丞在国统区从事抗日民主活动，并且将女儿杜瑞兰送到陕甘宁边区首府延安参加革命。1941年，杜斌丞赴湖南全州（