1931年“九一八”事變後，日本帝國主義觊觎華北，向關内步步進逼。1933年元旦，日本侵略軍炮擊長城關隘——山海關附近的臨榆縣城。駐守在當地的東北軍第九旅官兵忍無可忍，奮起還擊，揭開了長城抗戰的序幕。當時國民黨政府堅持其不抵抗政策，不肯及時派兵支援，山海關遂于元月3日陷于敵手。華北門戶由此洞開，日軍繼續向熱河進犯，萬福麟部一觸即潰，整個熱河危在旦夕，平、津震動。這時候，擔任北平軍分會委員長的張學良急令宋哲元率二十九軍立即參戰，迅速占領喜峰口，阻止日軍前進。當時，張自忠是駐在華北的該軍三十八師師長，被命為前線總指揮。
張自忠
在全國抗日高潮的影響下，二十九軍開赴前線後，士氣高昂，誓與日寇決一死戰。3月9日拂曉，在喜峰口寨附近與日軍服部旅團相遇，雙方展開激戰。二十九軍“官兵們抱國恥奇痛，組大刀隊500名于晚間潛登日軍所占山頭，出其不意地将日軍砍斃。大刀隊亦多數壯烈犧牲。”10日，日軍主力部隊抵達長城一線，其指揮部下令3日内攻下長城各口。日軍步兵在飛機、大炮掩護下向喜峰口等處發起全線猛攻。張自忠亦于10日晨，率二十九軍主力抵達喜峰口，指揮前線官兵奮勇作戰，拼死抗擊。喜峰口附近的“幾處高地得而複失，失而複得，來回拉鋸，殺聲震天。我軍士兵，多數不願攜帶步槍，因為背着步槍上下山地，行動不便，他們隻願多帶手榴彈，提着大刀，便于殺敵。由于兩軍的士兵白刃相接，距離很近，因而日寇的飛機、大炮，無法使用。
大刀隊
經過幾天激戰，敵人受到迎頭痛擊，傷亡慘重。二十九軍官兵，也因受敵優勢炮火所制，傷亡不小。若長此對峙下去，将于中國軍隊不利，張自忠遂采用何基沣的建議，改變戰術，利用自己善夜戰、近戰的特點，以己之長，攻敵之短，出其不意，襲其不備。決定當天晚上派兩支精幹部隊，分别出潘家口、董家口，采取迂回戰術，猛襲日軍側背，另一支在喜峰口寨附近與敵作戰的部隊，襲擊正面之敵，作為策應。當晚，由當地樵夫、獵手帶路，兩支奇兵繞山間小道出擊敵人。一支部隊“夜襲潘家口敵炮陣地，消滅敵炮兵一連，焚其辎重，毀其大炮，繳獲檔案，全勝而歸”。另一支部隊，趁夜幕掩護潛入日軍前哨陣地，首先殲敵一個分隊，初戰告捷。爾後，“以擲手榴彈和刺刀沖殺，分兵突襲敵軍大隊。敵人在夢中被驚起，倉惶應戰，我軍奮勇沖殺，擊斃擊傷敵百餘人”。并繳獲武器一部。炮兵觀測鏡一架。所有夜襲部隊均于拂曉勝利傳回。
長城抗戰
二十九軍官兵在喜峰口、羅文峪一帶的作戰，得到了全國人民的同聲贊揚。喜峰口之役，“挫傷了敵人侵犯關内的銳氣。二十九軍大刀隊的威力由此名震四方”。周恩來同志對此次戰役亦曾有過評論：“張上将的抗戰，遠起喜峰口，十年回溯，令人深佩他的卓識超群”。
長城抗戰，尤其是喜峰口之役，是二十九軍官兵在中國共産黨上司的抗日救亡運動的影響推動下，給予猖狂進犯中國的日本侵略者的一個迎頭痛擊。這是自1931年“九一八”事變以來，日軍第一次遭到中國軍隊的有力抵抗。它标志着中國共産黨提出的抗日救亡的主張已日益深入人心，極大地鼓舞了全民族的抗日熱潮。裝備落後的二十九軍官兵，毅然抗擊了武器精良的強敵，這不能不對其他軍隊的愛國官兵，産生深遠而又廣泛地影響。喜峰口之役，是東北三省淪陷之後，全國人民要求抗日呼聲日益高漲時期打的一次勝仗，它對促進全面抗戰，具有十分重要的意義。
1935年華北事變後，張自忠先後擔任三十八師師長兼察哈爾省主席、天津市市長。1937年蘆溝橋戰事爆發，二十九軍被迫撤離北平，張自忠奉宋哲元之命任冀察政務委員會代理委員長，留在北平與日本侵略者周旋，掩護二十九軍撤退。任務完成後，他便稱病隐蔽到東交民巷的德國醫院，随後化裝南下，于1937年11月回到原部隊，任五十九軍軍長(五十九軍由原三十八師擴編而成)。不久，五十九軍被撥歸第五戰區指揮，張自忠奉命率部抵豫東、魯南一帶，執行對日軍的作戰任務。在此期間，張自忠指揮所部取得了淮北之役的勝利。
1938年，日本侵略者急于打通津浦鐵路，以實作其華北方面和華中派遣軍會師徐州的戰略計劃。然後，日軍即可調集南北兩個戰場的兵力沿隴海鐵路西進，進攻中原，南下奪取武漢。為此企圖，日軍以大批兵力分南北兩路沿津浦線向徐州進犯。北線戰場，由于韓複不戰而逃，濟南失陷，日軍矶谷師團得以順利沿津浦路南下，連陷各城，威逼徐州；與此同時，敵之闆垣師團則從東北方向進逼臨沂。臨沂乃魯南軍事要地，徐州的屏障，如果失守，必使徐州暴露于敵人的兵鋒之下。是以，臨沂之安危得失直接關系到整個戰局，此時，駐守臨沂的中國軍隊僅有5個步兵團，兵力薄弱，裝備落後。以此部隊抗擊号稱日軍精銳的闆垣師團3萬虎狼之師，其困難程度足以想見。是以，第五戰區司令長官李宗仁急調駐豫東的張自忠率軍馳援。
張自忠接到指令後，立即率領五十九軍，日夜兼程強行軍180裡，于3月12日到達臨沂。張自忠分析了前線敵我态勢以後，作出以運動戰方式殲滅敵人于城外的作戰計劃，立即得到李宗仁的準許。13日拂曉，張自忠指揮所部三十八師、一百八十師，分左右兩路向日軍發起猛烈攻擊。敵闆垣師團号稱“鐵軍”，裝備精良，并有大批飛機助其作戰。自青島登陸後攻城略地，驕橫不可一世。張自忠部雖裝備落後，但由于平時嚴于治軍，部隊軍事技術水準較高，自喜峰口之役後，更注重大刀劈刺訓練，官兵尤善近戰、夜戰和白刃格鬥。在作戰中，張部充分發揮自己的優勢，每次沖鋒，自團長以下軍官常手執大刀，親自上陣，帶領部隊與日軍白刃相搏，殺得敵人屍橫遍野，魂飛膽寒。張自忠部血戰一周時，已殺敵達數千人。
3月27日夜，正當津浦線上敵之矶谷師團猛攻台兒莊的時候，張自忠下令全線猛烈出擊，五十九軍官兵奮勇當先，追殺日軍，勢如疾風暴雨，經3個小時的白刃拼搏，敵軍棄屍累累，倉惶潰逃。張自忠所部取得臨沂大捷。“臨沂一役最大的收獲，是将闆垣、矶谷兩師團拟在台兒莊會師的計劃徹底粉碎。造成爾背景兒莊血戰時，矶谷師團孤軍深入，為我圍殲的契機。”臨沂大捷是“台兒莊大戰前一出輝煌的序幕戰”，此次臨沂之役，中國守軍與援軍互相配合，協同作戰，内外夾擊，取得了殲滅日軍4500人的輝煌戰果，為台兒莊會戰的重大勝利創造了有利條件。
台兒莊大捷
臨沂之役勝利後，張自忠因指揮作戰有功，升任二十七軍團軍團長兼五十九軍軍長，率部南下參加徐州會戰，指揮所部殲敵數百，取得了展莊戰鬥的勝利。
台兒莊大捷後，國民黨政府被勝利沖昏頭腦，調集60萬大軍，準備與日軍決戰。日本侵略者召開了有大學營代表參加的濟南作戰會議，決定以華北、華中日軍7個師團40萬人的兵力從南北兩線夾擊，會攻徐州，企圖一舉殲滅聚集在此地的數十萬中國軍隊。5月中旬，南北兩個方面的敵軍，已經迅速形成對徐州的合圍形勢。國民黨第五戰區在運河車站召開軍長以上進階将領會議，唯恐其部隊被殲，決定分3路由徐州突圍，向豫南、鄂北地區轉移。張自忠部屬第三路，突圍後向許昌、南陽方向前進。5月17日，第五戰區部隊全線撤退。張自忠奉命率部在徐州以西地區堅守，掩護全軍撤退。待大軍突圍以後，張自忠才率部開始轉移，于6月初到達河南許昌地區集結整訓。
徐州會戰
徐州會戰以後，國民黨第一戰區司令長官程潛在總結這次作戰失敗的教訓時說：“此次徐州會戰，我軍雖4倍于敵，但主動地位已失，終于失敗。我各級指揮官視敵如虎，企圖消極，故戰機多被逸失。此種畏敵心理而形成的指揮官企圖消極，軍隊戰鬥精神衰額，可謂為我開戰以來失敗之最大原因。”由此可見，在消極避戰、畏敵不前的國民黨衆将領中，張自忠的英勇抗戰精神是多麼難能可貴。
1938年夏，武漢會戰拉開戰幕。張自忠奉命率部守備潢川，保衛武勝關側翼，拱衛武漢。在此期間，曾給予進犯潢川之敵以重創。敵人在廣播中不得不承認“川戰役遭到堅強的抵抗”。爾後，張自忠部轉入大别山内，改番号為三十三集團軍，轄五十九、七十七、五十七3個軍，張自忠任總司令兼五十九軍軍長。1938年10月，武漢失守。日軍占據武漢、廣州後，由于戰線太長，兵力不足，無力發動大規模的戰略進攻，抗日戰争從此進入了戰略相持階段。在這個階段的初期，日軍大學營開始将戰争由長江中遊轉移到漢水流域，目的在于消滅駐守在大别山、桐柏山一帶的第五戰區主力，進而占領随縣、棗陽、宜昌、襄樊等重要戰略據點，用以鞏固其武漢占領區的外圍，以便向西威逼四川。張自忠于武漢失守後，奉命率領部隊由大别山突圍，西進湖北鐘祥、洋梓、轉鬥灣、荊門、豐樂河一帶的漢水兩岸布防，積極抗擊日本侵略軍，保衛這一地區。
武漢會戰
1938年10月至1939年春，日軍曾在漢水以東多次進犯，均被張自忠部隊擊潰。1939年5月，日軍經過詳細計劃與充分補給後，糾集其精銳部隊第三、第十五、第十六等師團和第十四騎兵旅約10餘萬兵力，由第十一軍司令官岡村甯次率領，攜帶輕重炮200餘門，戰車百輛，沿襄花(襄陽至花園)及京鐘(京山至鐘祥)兩公路進犯随縣、棗陽地區。此時，張自忠的三十三集團軍擔任大洪山南麓、京鐘公路和襄河兩岸的防務。15日，張自忠部與日軍展開激戰，當戰鬥激烈時，張自忠親自到前線指揮，于流水溝一帶重創日軍，粉碎了敵人包圍我軍的企圖。15日至18日，中國軍隊向日軍發起總攻，經過3天3夜的激烈戰鬥，打得敵人潰不成軍，不能再戰，開始總退卻，此即随棗會戰，它達到了牽制和消耗敵人的目的。因張自忠作戰勇猛無畏，戰後人們呼其為“活關公”。
1939年12月，日軍乘三十三集團軍主力在襄河以東防禦之機，再次集中強大兵力，并配以飛機、戰車支援，向張自忠部隊防區大舉進犯。戰鬥一開始就非常激烈，雙方均傷亡很大。後張自忠部隊轉移陣地至朱家咀。黑人山、大洪山一線，居高臨下，憑險固守，與敵對峙。敵軍雖有猛烈炮火支援，仍屢攻屢挫，遭到重大傷亡，不能前進一步。而張自忠所部，因無炮火優勢，一時也無力反擊。這時，張自忠見雙方對壘形成膠着狀态，乃親自指令一個加強團，利用夜間繞道鑽空隙襲擊敵人側背，出奇兵直搗日軍設在鐘祥縣東北角的總指揮部。當晚，該部即以當地群衆為向導，繞道二、三十裡路。向日軍總指揮部所在地展開直接攻擊。“經過5、6小時的激烈戰鬥，敵全部崩潰。我部遂以全力追擊，敵遺屍遍野，向縣城方向逃去”。張自忠随即指揮大軍由正面猛烈出擊，向日軍展開反攻，全部恢複了原來的陣地，并繳獲日軍物資不計其數。這就是抗日戰争中的襄樊大捷。
随棗會戰結束後，中國軍隊于同年冬，在豫南、鄂北發起冬季攻勢，威脅武漢之敵。日軍為確定占領區的安全，于1940年4月中旬，集中了六、七個師團的兵力，由第十一軍司令官園部和一郎指揮，于5月初發動棗宜會戰。進攻棗陽、襄陽、宜昌等地。日軍兵分3路。于5月1日開始西進，企圖以中路由随縣沿襄花公路向襄.陽進犯，吸引第五戰區主力，然後由其它兩路從左、右構成包圍态勢，将中國軍隊圍殲于棗陽附近地區。戰鬥開始以後，日軍在百餘輛坦克和七、八十架飛機的支援下，長驅直進，沖入棗陽。中國軍隊節節抵抗，與日軍展開激戰。待主力撤出敵之包圍圈後，中國軍隊由外線對日軍實施反包圍，給予進犯之日軍以痛擊。日軍在這種反包圍的打擊下傷亡慘重，難以支撐，遂向東南撤退。
這時，張自忠的三十三集團軍尚有一部擔負防守襄河西岸的任務而未參戰。是以，李宗仁乃電令張自忠“派有力部隊，迅速渡河，向敵後出擊”，以便把襄河東岸之敵攔腰斬斷。張自忠接到指令後，以副總司令馮治安率一個軍負責漢水西岸防務，自己身先士卒，親率三十三集團軍總司令部特務營和兩個團，立即由宜城渡過襄河執行截擊敵人的任務，渡河後，即與敵軍在棗陽、襄陽一帶多次激戰，重創敵軍。5月15日，當張自忠接到第五戰區關于“日軍大部已由襄陽沿漢水南下”，“即回截擊”的電令後，随即兵分兩路，令一個師由棗陽，經吳莊、平林、闆橋截擊日軍；自己親率總部直屬部隊及一個旅，經黃龍擋前往方家集截擊日軍。張自忠率部到達方家集時，日軍正由此經過，其先頭部隊已越過方家集，敵師團司令部恰與中國軍隊相逢。張自忠親臨戰場，以有我無敵之氣概，指揮部隊對敵攔腰發起攻擊，打得日軍潰敗奔逃。中國官兵乘勝奮勇追擊，将敵軍斬為兩段，使其首尾不能相顧，遭到打擊的敵人從震驚中清醒過來後，乃集結重兵萬人，從南北兩路向方家集包圍上來。張自忠以兩個團的兵力，迎戰日軍數萬精銳之師，競日苦戰，固守待援。
大刀隊戰前動員
5月15日晚，他率部沖出被敵包圍之方家集，于次日淩晨到達宜城洪山山區的罐子口。日軍跟蹤追擊而至，占領了罐子口兩側的山頭，以炮火集中轟擊張自忠的部隊。敵我雙方在罐子口激戰竟日，幾度拉鋸，戰況空前激烈，然而罐子口仍掌握在張自忠部隊之後。5月16日下午2時，戰鬥更加激烈，張自忠所部将士戰死大半。激戰中，張自忠退守南瓜店山坡中間的高崗上，他見前方傷亡慘重，就把自己的衛隊增援上去。當日軍從四面八方包圍上來的危急時刻，張自忠把個人生死置之度外，決心以身殉國。他對身邊僅存的十幾名官兵說：“一定要死守陣地。沒有子彈，用刀刺，用大刀砍，用石頭打，最後用牙咬，要堅決與敵人拼個你死我活！”他幾處負傷，仍從容鎮定，繼續指揮戰鬥，一直堅持到所部将士傷亡殆盡，最後自己也戰死沙場。張自忠終于實踐了自己的諾言，與陣地共存亡，為民族解放獻出了寶貴的生命。
誓與陣地共存亡
棗宜會戰，張自忠率部血染沙場，以身殉國的壯舉，終于使日軍進攻襄樊、威脅老河口的企圖被徹底粉碎，使整個戰局轉危為安。張自忠犧牲不久，所部援軍趕到，在陳屍累累的十裡長山戰場上，找到了他的遺體，遂運抵重慶，隆重安葬在北碚梅花山上。運送遺體沿途，軍民含淚迎送，當“百姓們得知那具蒙着白布的屍體就是張自忠時，不約而同地湧到街道上，跪倒失聲痛哭。‘将軍一去，大樹飄零’”。沉痛悼念這位舉國聞名的抗日名将。5月28日，重慶舉行了盛大的張自忠上将葬禮。馮王祥為張自忠殉國親題“總忱不死”4個大字，并親自為之撰寫了長篇悼文，追述張自忠抗日殺敵的顯赫戰功和為國捐軀的英勇犧牲精神。從1940年至1946年，每逢張自忠殉國紀念日，馮玉祥都要親往梅花山為張自忠組織紀念活動，并親手在梅花山上種植了許多株梅花，以示烈士為民族獻身的忠貞情操。
追悼會
1940年8月15日，延安各界1000餘人隆重舉行張自忠将軍追悼大會，朱德總司令親臨參加。中共中央毛澤東主席親筆為張自忠題寫“盡忠報國”的挽聯；朱德總司令、彭德懷副總司令的題詞為：“一戰捷臨沂，再戰捷随棗，偉哉将軍精神不死；打到鴨綠江，建設新中國，責在朝野團結圖存”。1943年5月16日，周恩來同志在中國共産黨主辦的重慶《新華日報》上發表《追念張墓忱上将》的悼念文章。文章中指出：“張上将是一方面的統帥，他的殉國，影響之大，決非他人可比。”“中國曆史上，多少偉人名将，在抵抗外族侵略時，殺身成仁，見危授命。張上将之殉國，便是發揚了這種民族氣節的傳統”。高度贊揚了張自忠将軍的抗日戰績和英勇犧牲精神。
張自忠将軍的夫人李慧敏也是忠烈之奇女子，張将軍殉國兩月後，她才得到消息。得知噩耗後，她交代完家事後，絕食七天而亡為丈夫殉情，壯烈殉夫前曾說:“張自忠為國家戰死疆場，我不難過，我雖是一個婦女，也應當有份。”
1978年12月，黨的十一屆三中全會以後，黨和政府對張自忠這位抗日愛國将領，重新作了公正的評價。1982年4月16日，國務院民政部追認張自忠将軍為革命烈士，并向其親屬頒發了革命烈士證書。人民政府還專門撥款，将重慶北碚梅花山的張自忠将軍陵園和湖北宜城十裡長山山頂的張自忠殉國紀念碑擴建整修一新，北京、天津、武漢等大城市相繼恢複了“張自忠路”的名稱，以示對這位抗日烈士的紀念。