1936年升任关东军参谋长，又在内蒙挑起了绥远事件。1937年7月7日，日本挑起卢沟桥事变，发动了全面侵华战争。此时担任驻本土广岛第5师师长的板垣征四郎，又被派往中国直接参加侵略华北和华中的战争。同年率军进攻山西时，在平型关战斗中遭到中国八路军的痛击。1938年春，又率第5师参加徐州地区的作战，在台儿庄战役中受重创。1938年5月，奉调回国，出任改组的近卫内阁的陆军大臣，主张扩大侵华战争，亲自下令扩大战争范围。他参加了重要内阁会议，决定打倒中国国民政府，以拼凑的傀儡政权取而代之，并对筹组汪精卫傀儡政权负有重要的罪责。
1939年9月至1941年7月，坂垣担任日本驻中国派遣军总参谋长，继续参与侵华战争的指挥事宜，并对日本侵略军在中国解放区的暴行负有责任。1941年晋升上将，调任日本朝鲜军司令。1943年任最高军事参议官。
1945年4月，坂垣征四郎出任总部设在新加坡的第7方面军司令，指挥日军在荷属东印度和马来西亚等地同盟军作战。日本宣布投降后，他率第7方面军在新加坡向英军投降。
板垣征四郎作为日本法西斯军事头目之一，积极参与策划和实施了对中、美、苏等国的侵略战争。在侵华战争中充当了重要角色，犯下了不可饶恕的罪行。日本投降后，驻日盟军总部于1945年12月下令将甲级战犯板垣征四郎逮捕。
1946年5月，远东国际军事法庭开庭审判板垣征四郎，检查官指控他犯有侵略中国等10项战争罪行。1948年11月12日，法庭最后判决板垣征四郎绞刑。同年，坂垣征四郎这位沾满中国人民和其他亚洲人民鲜血的郐子手，在东京巢鸭监狱被执行绞刑。
