Trong trận Thượng Hải, ông là một trong những cố vấn quân sự hàng đầu của Tưởng Giới Thạch, ông đề xuất ý kiến nên tránh đối đầu với quân Nhật ở miền Bắc Trung Hoa, nơi Quân đội Quốc dân chỉ được trang bị kém và thiếu phương tiện vận tải. Sau khi mất Thượng Hải và Nam Kinh, Trần lui về Hồ Bắc để chỉ huy trận Vũ Hán trong năm 1938. Vũ Hán là tổng hành dinh tạm thời của Quân đội Quốc dân. Quân Nhật tuy nhiên vẫn đánh bại được quân Trung Hoa dù tổn thất nặng nề và chiếm được Vũ Hán ngày 25 tháng 10 năm 1938.

Sau đó trong chiến tranh, Trần tiếp tục chỉ huy trận Trường Sa, trận Nghi Xương và trận Dự Tây. Năm 1943, ông được bổ nhiệm Tư lệnh Quân viễn chinh Trung Hoa tại Miến Điện đến khi ông được Vệ Lập Hoàng thay thế vì bị bệnh.