西安事變和平解決后，國共第二次合作，舉國一心，齊力抗倭。早在1930年，陳誠即奉蔣介石之命，與錢大鈞等人赴日本參觀軍事演習（時稱觀操）。日軍演習時分成東西兩軍對抗，東軍約有一師兵力，轄有機械化車隊，西軍有一師和一旅兵力，轄有重炮部隊。演訓目標是練習以不同兵種在復雜地形從事運動戰(zhàn)。

陳誠回國后在呈送蔣介石的觀操報告中指出，日軍之訓練與裝備，我軍均遠不及之，日軍之所以邀中國軍官觀操，目的在炫示武力。他并送給蔣兩件紀念品：一是“大演習紀念冊”，陳誠題字“伴君如伴虎”，暗示中國在日本旁邊處境的艱危。二是一本“東島風物彩片”相簿，封面上寫“紅映中華民族之血”。陳誠在冊子里寫道：“東島進步，實肇始于甲午之役，勒索我賠款二萬萬兩，及漢冶萍公司等，壟斷中國之利權，數十年來強取豪奪，挹此注彼，始成其物質文明之突飛猛進。國人士游彼邦者每眈享受之樂趣，而忽其所由來。余于十九年冬討逆軍事告竣，東渡觀操，覺娛樂之念息，戒懼之心生。置此作為警惕?！标愓\的這段話，愛國之情躍然紙上，而他對日本虎視眈眈中國的判斷更顯示了自己的見識。

八年抗戰(zhàn)期間，陳誠直接參加且為中外矚目之戰(zhàn)役，為淞滬戰(zhàn)役與武漢保衛(wèi)戰(zhàn)。他不斷提出各種戰(zhàn)略建議，對國民政府抗戰(zhàn)時期整體戰(zhàn)略構想的形成是作出了貢獻的。淞滬戰(zhàn)役爆發(fā)前一個月，陳誠去信蔣介石，認為與日和平無望，應盡速攻擊前進，不要坐視日軍后續(xù)增援，并建議如敵軍進犯長江，我軍應整體發(fā)動，肅清日本在租界區(qū)和各地的屯駐部隊。20天后，正在廬山著手軍官訓練的陳誠，發(fā)了一封電報給蔣介石，力主只有“抱積極戰(zhàn)之目的，全面戰(zhàn)之方針，始可得萬一之和平，與一部之勝利，否則無法言戰(zhàn)，更無法言和”。陳誠反對委曲求和的看法，與何應欽等主和派站在對立面。

淞滬戰(zhàn)事爆發(fā)的第二天，蔣介石急電陳誠返回南京共商大計。陳誠在南京待不到一天，即偕同熊式輝到上海視察戰(zhàn)場。返回南京后，熊式輝認為中國沒有能力和日本打仗，陳誠則力駁熊言，堅主為今之計，不是能不能打的問題，而是要不要打的問題。陳誠告訴蔣介石，華北戰(zhàn)局擴大勢不可免，一旦日寇占有華北，其快速部隊必定從華北沿平漢鐵路直驅武漢三鎮(zhèn)，如此發(fā)展，中國戰(zhàn)場將被切割為東西兩塊，在戰(zhàn)略上對我國不利。只有擴大淞滬戰(zhàn)役的規(guī)模，避免由北而南的攻勢，轉而誘導日軍由東而西，沿著長江仰攻的打法才對我有利。在此之前，陳誠這套戰(zhàn)略思維已在1936年10月于洛陽面報蔣介石。蔣當即連聲贊同：“打、打，我們一定要打！”遂大舉增兵上海，日軍也被迫繼續(xù)擴大淞滬戰(zhàn)事。不久，蔣介石初步劃定了全國范圍的抗戰(zhàn)攻防序列。

1937年8月24日，陳誠指揮部隊加入淞滬戰(zhàn)場的左翼軍。日軍海陸空協同作戰(zhàn)，我軍犧牲慘重，僅能阻擋日軍進逼，無法實施聚殲。10月初，我軍退守繼續(xù)抵抗，日軍續(xù)增援逾20萬人。蔣介石任命陳誠為第三戰(zhàn)區(qū)前敵總司令，負責淞滬戰(zhàn)場全局指揮。淞滬戰(zhàn)場是長期抗戰(zhàn)的基礎，也是國際觀瞻的焦點。隨著戰(zhàn)場的變化，陳誠重新擬訂了攻擊計劃。