但是，由于戴笠的组织在战前只顾埋头反共与内战，根本未想到有朝一日要对日本作战，因此缺乏对日作战的准备。其上海站对日方的情报搜集很少，作为特务处虹口行动组负责人的沈醉，在日本方面仅潜伏了一名小特务，主要还靠几个为日本服务的汉奸作为双料特务，从日本人布置给他们的任务中去揣摩日方的意图，获取情报。开战后，沈醉曾当面请示戴笠，过去以抓“汉奸”名义捕来的十余名共产党嫌疑如何处理？今后还要不要再反共？戴笠回答说，现在的工作不应该仅限于抓共产党分子了，但这项工作也不能全部放弃。这一回答，表现了他们当时对抗日与反共关系的真实态度。
“八一三”战役打响后，难民们如潮水般涌入租界，戴笠意识到他的对日情报工作是如此的糟糕，他立即派出特务，携带电台向虹口、闸北等地进发，想做亡羊补牢之举，但日本人很快便发现了这些逆人流而动的特殊人员。沈醉的虹口组八名人员在几周内便被日本人陆续发现，不得不逃走。
“而且在很长一段时间里，整个虹口区没有一个特务处的特务”。如此，国民党特务们“内战内行，外战外行”的本质暴露无遗。
10月26日，淞沪战役形势逆转，国民党军退往苏州河南岸，沪战进入第二阶段。戴笠的别动队第四支队张业部奉令由沪西至苏州河北岸，掩护军队撤退，在战斗中全部牺牲。
“苏浙行动委员会”为培训人员，先后开设了青浦技术训练班、松江特训班和佘山教导团三个机构，大力培训别动队各种人才，形成了后来“忠义救国军”的基础。11月4日，青浦技术训练班开班，有学员四百○八人。戴笠特地从南京赶来参加仪式，发表了讲话。
11月9日，国民党军决定弃守上海，戴笠令别动队五支队及二、三支队一部固守南市，以五支队长陶一珊为右翼指挥官，他们原计划在十六铺与法租界间修筑一秘密通道与敌周旋，但法方不同意，别动队只好苦守阵地三日，掩护我军十万人退入法租界。第四日，戴召见陶一珊，发给特别费让他离沪去汉口，五支队则化整为零在京沪区潜伏，一支队在浦东游击，其余特务大队及青浦、淞江训练班，佘山教导团等共一千七百人，由俞作柏率领，退往安徽祁门县历口镇整训。由于战局混乱，学员们在撤退途中损失很大，青浦班撤到历口的人员仅四分之一，淞江班因遭到日军轰炸，全班五百余人幸存者不满五十人。该班设在金山卫的学员大队大队长、黄埔六期生廖曙东，在撤退途中被日军包围逼入一水塘，他开枪击毙十几名敌兵后高呼“中国不亡！抗战必胜！建国必成！”在日军乱枪下牺牲。其后国民政府因其殉国壮烈，追赠其为陆军上校。
沪战进入尾声，戴笠自沪赴港，针对南京无法固守之势，令第二处作妥善安排，部署长期潜伏，掩护政府大员撤退，并派徐人骥、胡子萍、郑修元、刘醒吾、尚曼留、邹履洲六人成立“随节组”，专门负责保护蒋介石的安全。
1937年12月到1938年4月间，侵华日军占领南京后，在城内外对手无寸铁的市民和放下武器的中国士兵进行了大屠杀，在三个多月时间内残杀了三十万中国人，强奸了数以万计的中国妇女，全城三分之一的建筑被付之一炬，造成了震惊世界的“南京大屠杀”惨案。当时，戴笠特务处南京区本部早迁到了市郊六合县，并不在城内，12月初，只有副区长尚振声率少数人留在南京。在南京城陷前夕，除两名女报务员周光球、周英杰避入南京国际安全区外，尚振声等也跑出城了，当时中统地方组织也已不见了人影，以至国民党中央对日军制造“南京大屠杀”惨案和城内损失状况不能及时了解。从迄今为止所发现的有关“南京大屠杀”的中外史料来看，我们还没发现有军统报务员的有关报告，但军统大将陈恭澍在其着述中转引李雨生的记载说：“民国二十六年十二月十二日，南京沦陷，‘南京区’留守同志，则避入山西路一带‘难民区’，均目睹日寇入城后之烧杀奸淫，残害我三十万军民之大暴行，震惊寰宇之暴行，亦即我中华儿女永世难忘之‘南京大屠杀’。我‘南京区’
留守同志，乃不畏艰险，仍四出搜集可为佐证之资料，汇报上级据以公布于世界。”李雨生说此事目前尚未得到确实的史料证据。如果正如陈恭澍所言，周光球、周英杰有关于“南京大屠杀”的报告留世，应该现藏台湾情报机构档案中，是为侵华日军“南京大屠杀”罪行的又一铁证。
1938年1月，原浦东别动队第一支队雷安大队，从浙江奉化撤往遂安，戴笠部属又在江山办了一期游击干部训练班，在东阳成立“浙东支队”。戴笠将这些武装统编为“苏浙行动委员会别动队教导团”，以历口为第一团，江山为第二团，戴为总团长，俞作柏为副团长，实际负责工作。
3月13日，戴笠奉蒋介石电令：“收容整编流散浦东及京沪、沪杭沿线之国军，期以加强敌后游击工作。”戴笠即派阮清源、鲍步超、管容德等人办理，到4月底已编成五个支队、一个直属大队、一个南京行动总队连同教导第一、二两团（后改为第一、二两支队），总人数达一万余人。1938年5月间，呈准撤销“苏浙行动委员会别动队”番号，改称为“忠义救国军”，成立新指挥部于汉口，以戴笠为总指挥（后改俞作柏），徐光英为参谋长（继任者尚翌），总指挥部推进至浙江孝丰。
忠义救国军的主要活动地区是在苏浙皖边一带，他们在浦东、南京市郊高淳及澄锡虞等地区与日军多次作战，牵制了日伪大量兵力。发生在1939年7月20日的无锡璜塘之战就异常激烈，日军四百人带三门小炮，向无锡以北的璜塘忠救军攻击扫荡。忠救军指挥官杨蔚以预备队包围敌军左侧背，第五支队主力包围右翼，日军顿感不支。后来日军援兵到达，激战至夜后忠救军各队即迅速脱离。此役忠救军伤亡八十余人，共毙日军百余名。
1938年9月，因顾及蒋介石的猜忌，戴笠很识相地辞去了忠义救国军总指挥的职务，以俞作柏继任。这样一来，戴笠既避免了被攻击为抓军权的口实，又能继续确保对这支队伍的控制。其后，忠救军经历了一个大发展时期，许多流散在沪宁地区的散兵以及地方武装被收编入队，忠义救国军的成分也随之复杂起来。各支队人员良莠不齐，负责人之间互相猜忌，为争夺控制权而矛盾排挤；部分为薪饷而来的部队与日伪眉来眼去，甚至直接率部投伪。此外，忠义救国军也与三战区有矛盾和摩擦，蒋介石为此曾把戴笠找去训斥，责令他对忠义救国军加以约束。
1939年11月28日，戴笠在金华召集忠义救国军主要干部，开了一个干部会议，对当时的环境与今后的战略措施进行了规划。确定以浙江长兴、安吉、孝丰之三角地带为该军游击根据地，以太湖为中心将江阴、无锡、常熟等县为前进游击区，收容流散国军，策动伪军反正，同时布置情报网，并发动民运，捕杀奸伪。另外要求在不增加“中央负担”的情况下进行整训整编工作。1939年12月间，戴笠又在金华召开了一次有东南五省特务头目参加的“北山会议”（又称东南五省会议），这次会议把汪伪政权和新四军，看成是两大敌人，自称要进行“夹攻中的奋斗”。戴笠提出在上海建立“上海统一委员会”，成为对日汪进行情报收集和策动反正的机构，派忠义救国军政治部主任文强为少将主任委员，主持具体事务，专门负责策反和情报的搜集，而各地的行动队及忠义救国军各支队等武力支持配合其各项活动，对日伪进行打击。这两次会议确定了忠义救国军今后的方向和主要任务。
1940年3月，忠救军全部集中于孝丰，整编为四个纵队加一南京行动总队、一淞沪行动总队（各七百人），另加一个特务大队、一个军官训练队，共计有二十六个大队加两个直属队，总兵力两万九千六百一十一人，分布浦东、上海及京沪、沪杭铁路、京杭国道一带地区。以周伟龙为总指挥，王春晖、李穰、阮清源为大队长，其余官兵交三战区处理。迁总指挥部于安徽广德。
忠救军在经历了孝丰整编、进军敌后等阶段后，由周伟龙、阮清源、马志超先后担任总指挥，这支部队在东南地区敌后与日伪作战，也与中共新四军不断发生摩擦，其活动的特色完全是与戴笠及军统组织的工作特点相一致，成为军统局在敌后的武装力量。但总的来看，其性质是一支以抗日为主的队伍。
北方抗日特工战
这时，在北方战场，天津站长陈恭澍在组织“滦榆游击司令部”时，遵照戴笠的指示，在天津开办了一个小型的“华北忠义救国军干部训练班”，训练曾澈组织的平津学生“抗日杀奸团”成员，挑选了十六人，经两个月的培训后，派往冀鲁交界之德州、南宫，建立基地，以警察支队千人为基干，加上张栋臣部五千余人作为主力，活动于鲁北地区。
4月中旬，戴笠派王抚洲与卢孝侯前往德州检阅张部及李兰亭部游击队，但他们已遭日军重创，最后由中共八路军贺龙部从太行山东侧救援，将警察支队收编。王抚洲等急至武汉报告，诬称他们被中共消灭，戴笠的华北扩军计划由此破产。张残部武装直至1944年仍以忠救军旗号活动于鲁北。直到张病死，该部才最后解体。
1938年国民党军自山西撤退后，蒋介石认为中条山一带地势险峻，可作为抗日基地，于是提出了一个建立“中条山基地”的计划。戴笠为响应这个计划，曾布置军统人员，准备利用在华北地区基督教“耀汉兄弟会”、“德来姊妹会”数百名成员的随军服务团体，组织发动天主教徒，从事政治宣传和心理作战。戴笠于9月4日电召华北基督教团体的负责人、比利时华籍神父雷鸣远到汉口商量，并在10月1日报准军委会后正式成立了“军委会华北战地督导民众服务团”，“以天主教友为基干，以本局同志组织之华北流动组为核心，雷氏任团主任，本局李敦宗同志担任副主任兼政训处长，10月14日西上，经渝、蓉、西安等地，招收有志青年，予以短期训练后，即离西安渡黄河进入中条山一带从事实际工作。”后因该团活动范围扩展到河北邢台一带，与中共武装产生了摩擦，雷鸣远也一度被扣留，后释放回重庆。到1944年秋，“全团解散，共历六载。”
协助惩办韩复榘
1937年年底，日军占领南京后，分兵三路与北方南下的日军夹击山东，准备打通津浦线。山东省主席韩复榘，在国难当头之际，为保自己的实力而弃责逃跑，使北方日军长驱直入，引发了台儿庄战役前的危局。
蒋介石为整肃军纪，决定对韩实行制裁，1938年1月召他到郑州开会以逮捕之。戴笠担负了捕韩任务。他先派杨蔚为郑州警察局局长，布妥会议防务，保护蒋的安全，又派梁干乔、毛人凤、王兆槐到陇海线做好准备工作，他本人则在郑州发表了替韩辩护的谈话，使韩不疑。1月10日，韩复榘带大量卫队乘专列来到后，戴已与郑州警备司令罗奇布下网，首先以住所正在清扫为由，将韩的手枪旅及卫队大部留在他的专车上，随后驶入汤恩伯部队的包围圈内。韩复榘只带了数十人前往会场，在戴笠安排下由王兆槐负责指挥，施放了假的空袭警报，将韩的随身卫士集中后缴械。韩则在步出防空洞时被特务胁持逮捕，押上火车直送汉口，禁闭在一处秘密地方。当月19日由何应钦、徐源泉、秦德纯等组成军事法庭，根据审判结果于1月24日由王兆槐等执行，将韩复榘处死。
