全国抗战爆发后，张自忠先后任第59军军长、第33集团军总司令兼第5战区右翼兵团总指挥。

他参与了临沂保卫战、徐州会战、武汉会战、随枣会战与枣宜会战等多次重大战役。英勇无畏，所向披靡。

张自忠将军是在1940年5月16日的枣宜会战中壮烈殉国:

一、李宗仁在枣宜会战时对日军动向的错误判断，使得张自忠所部陷入了敌人的包围圈

1940 年 5 月的枣宜会战中，张自忠将军亲率第 33 集团军深入作战，与日军激战 9 昼夜。

由于李宗仁对日军动向的错误判断，没料到日军北上夺襄樊后迅速南下，汤恩伯兵团和江防军回援不及，只好令张自忠率领两个师迎击日军的第 13、39 两个师团。

张自忠临危受命，率领 74 师东渡襄河阻击日军，但一个轻装师难以抵挡日军一个装备精良的师团，很快 74 师就被日军冲得七零八落，张自忠的指挥所也危在旦夕。

二、张自忠部的无线电密码被日军破译

在枣宜会战中，张自忠总部所用的无线电密码被日军破译。

由于这一情况，张自忠的部署均被日军洞悉。日军第十三师团和三十九师团分路向方家集奔袭而来，合力夹击张自忠部。为增加攻击力量，园部和一郎还急调第四十师团师团长天谷直次郎带领4个大队参与战斗。

三、他亲率警卫手枪营与日军死拼

1940 年 5 月 1 日，枣宜会战打响，张自忠将军亲自率领部队与日军激战，在顽强抵抗日军并付出重大牺牲之后，被迫退入南瓜店十里长山，随后遭到日军包围。

时任日军 231 联队联队长的横山武彦，率部主攻张自忠将军指挥部。战后晋升陆军少将，任 62 旅团旅团长。1943 年 3 月 17 日，被张自忠的部下何基沣击毙。

5 月 16 日，张自忠遭遇日军重兵合围，他亲率警卫手枪营与日军死拼，力战不退。

拼杀中，张自忠全身多处中弹，右胸被子弹洞穿，血如泉涌。副官马孝堂赶紧跑过去为他包扎，还未包扎好，日军就一窝蜂冲了上来。

根据日军战报，日军第231联队一等兵藤冈，看到张自忠从血泊中站起，用眼睛死瞪着自己，藤冈懵住了。

而另一士兵射出的子弹，正中张自忠头部，藤冈缓过神后，他端着刺刀嗷嗷叫着，倾全身之力，向高大的身躯狠狠刺入。嚎叫着，向上奋力一挑，完成了一个日军拼刺的标准动作。在这一刻，张自忠高大的身躯再也支撑不住，像山体倒塌轰然倒地。

张自忠将军是我国人民抗日战争中阵亡将士中军衔最高的将领。堪称中国军人之魂。

张自忠将军遗体安葬时，宜昌 10 万军民送葬，日军军机三次飞过上空，群众仍然不退，最后日军军机未敢投一弹。

1940年5月28日国民政府追授张自忠为陆军上将。

新中国成立后，中央人民政府追认张自忠将军为革命烈士。