1937年7月7日，抗日战争全面爆发。8月，日军在上海虹口、杨树浦一带集结重兵，妄图“三个月灭亡中国”。8月11日，京沪警备司令张治中率第87师、第88师到上海杨树浦及虹口以北布防。8月13日，日本海军陆战队首先由虹口向天通庵车站至横浜路段开枪挑衅，并派出一支部队向宝山路、八字桥、天通庵路进攻，被孙元良率领的第88师击退。此后，孙元良率领88师官兵在上海闸北一带坚守阵地长达一个半月之久，粉碎了日军“三月亡华”的图谋。

为了掩护国民党主力部队转移，孙元良又下令88师524团第一营的800多名官兵，固守四行仓库阵地，并亲手将“死守上海最后阵地”的命令交给谢晋元团长。面对10倍之众的日军，官兵奋勇抵抗，全国士气为之振奋，这就是历史上有名的“八百壮士”。孙元良因此再被升为国民革命军第72军军长。

晚年定居台湾不提当年勇

1949年底，孙元良来到台湾。背着战败丧师之责，加上国民党高级将领间的内斗，他精神郁闷，最后选择了退役从商。上世纪70年代初，孙元良一度旅居日本，开了一家名为“天福园”的面馆。1975年，他重返台湾定居高雄，在当地一家针织品公司当董事长。退休后，孙元良到台北定居，闲来无事时著书立传，写了回忆录《亿万光年中的一瞬》等。

晚年的孙元良很少提及当年的风风雨雨，心境平和地专注养生。“即便是对自己的儿女，他也很少说起过去参与的战事。”孙元良的五子、著名演员秦汉在提及父亲晚年的时候说。

1985年，孙元良最后一次高调亮相。由于日本军国主义否认1931年后日军在华大屠杀的事实，作为历史的见证人，当时已经81岁高龄的孙元良在台湾高雄市发表了一份抗议书，义正词严地驳斥了日本军国主义的谎言。（《钱江晚报》6.18）