Zu Beginn des Japanisch-Chinesischen Krieges war Chen einer der wichtigsten Berater Chiang Kai-sheks, unter anderem in der Schlacht um Shanghai. Es war zum Teil seine Idee, die Japaner in den Süden und das Landesinnere zu locken, anstatt sich ihnen im Norden, wo diese über eine feste logistische Basis verfügten, zu stellen. Während der Schlacht um Wuhan war Chen Befehlshaber der 9. Militärregion und zugleich Gouverneur der Provinz Hubei. Nach der Flucht der Regierung nach Chongqing leitete er die Verteidigung des Gebiets. Während der Schlacht um Changsha 1939 wurde er Kommandant der 6. Militärregion im südlichen Hubei.