1937年川康整军会议与郭勋祺的出征
1937年7月6日，川康整军会议在重庆上清寺召开。会上，郭勋祺所属的模范师改编为第144师，并被任命为该师的新任师长。
8月中旬，川军接到命令前往抗战前线出征。临行前，在一次朋友举办的饯别会上，郭勋祺感慨万千地说道：
自从我参军以来，参与了多次战斗，但这些大多是兄弟之间的争斗。作为军人，我未能保卫祖国，反而与自己人相残，实在让我感到痛心和愧疚。此次出川抗战，我一定要奋勇杀敌，恢复河山。若不将日本强盗赶出去，我决不回家见大家。
在场的所有人都被这段话深深打动了。
郭勋祺的妻子与他的警枕
9月下旬，郭勋祺率领全师开赴抗日前线。临行前，妻子罗显功送给他一对亲手绣制的枕套，枕上绣有诗句、并蒂花和鸳鸯。枕上的诗这样写道：
鸡已鸣，起来吧，不要永远沉睡！只有打倒帝国主义——你们才能享有快乐和安宁。
这首诗表达了郭勋祺在1932年目睹九一八事变后内心的强烈愤慨。之后，他将这个警枕随身携带，用来提醒自己时刻保持警惕。
浦镇保卫战
11月13日，郭勋祺率领部队赶往浦镇，参加保卫南京的战斗。22日，他在太湖西岸的金村一线布防，构筑防线。25日，日军的久留米师团发起进攻。虽然装备不如日军精良，但郭勋祺带领全师官兵勇敢作战，经过三昼夜的激烈战斗，给日军造成了沉重打击。
27日下午，郭勋祺得知日军几百人被困在砂岭的一个夹沟中，他十分高兴，立刻说道：“今天我一定要抓几个日本鬼子回来！”随后，他带着几个卫士冲出了指挥所。不料，在越过公路，正准备攀爬山坡时，日军机枪的子弹射中了他的左腿，重伤倒地。但他坚决表示：“不抓到鬼子，绝不回去！”最终成功带领部队全歼了那几百名日军。
受伤后，他才被送往医院治疗。
后续战斗与晋升
1938年春，郭勋祺在远程指挥下带领第144师在金村、夹浦继续阻击日军，再次取得了显著的战功。国民政府因此决定晋升他为第50军的军长。
伤愈出院时，时任军委会政治部第三厅厅长的郭沫若为他举办了饯行会，并赠送了亲手题写的七绝诗一首：“山河破碎不须忧，收复二京赖我俦。此去江南风景好，相逢应得在扬州。”
这段经历被陈冠任在其畅销书《国民党十大王牌军》中详细记载，该书一直以来都是军事爱好者的经典之作，讲述了国民党十大王牌军的历史和其将领们的传奇故事。