旅在琉璃河一带坚持了40余日，为保证友军在涿州、保定一带构筑防御工事，以及从侧面支援南口抗战、掩护卫立煌军前往南口增援都起了积极作用。直到 9月14日日军从固安方面渡永定河，三次冲入窦店并包围马头镇，黄旅才遵令撤离琉璃河地区，在完县以北地区集结，参加保定地区会战。保定会战仅由于第2集团军总指挥刘峙“胆怯畏死，未经激战遂下令总退却”，而致失败。黄旅随同27师掩护友军撤退后，撤往行唐一带。

　　10月，黄樵松率部随26路军转战晋东，陈兵娘子关。10月14日，日军77联队分向旧关及僮泽关侵入，黄率79旅迎战，并派部绕袭核桃园、关沟，经两日激战，肉搏十余次，将关沟之敌歼灭。击毙敌大队长中岛利男、少佐鲤登及其以下官兵300余人。黄樵松曾赋诗一首，讴歌这一胜利。诗写道：“陈兵娘子关，壮志搏云天。笑斩鲤登头，放歌大阪山。”（臧克家：《追记黄樵松烈士的一些往事》，《山西文史资料》第33辑）

　　居雁门关东南的1000号高地，为兵家必争之地，也由黄旅固守。日军曾多次进攻均未得逞。21日，敌增调39联队配以飞机大炮猛烈攻击。黄旅守军与敌展开肉搏数十次，至23日山顶工事完全被毁平，官兵全部殉国。经此战斗，黄旅能战官兵仅剩400余人。但“忠勇之气，牺牲精神，丝毫不懈”，“均抱与阵地共存亡之决心。”（《二十六路军总指挥孙连仲致蒋介石漾电》）

　　此后，随着太原失守，山西战局急转直下。黄旅奉命向晋南洪洞县集结途中，曾在霍县韩候岭布防，给南下日军以打击。1938年1月，孙连仲部由晋调豫整补，黄樵松升任27师师长。

　　日军占领南京后，企图打通津浦线，向徐州方面大举进犯。1938年3月，孙连仲第2集团军奉命开往徐州东北的台儿庄。行军路上，黄樵松目睹山河破碎、人民流离失所的情景，悲愤地写下了“救国寸肠断，先烈血成河，莫忘山河碎，岂能享安乐？”的诗句。22日，孙连仲率部到达台儿庄，以池峰城第31师占据台儿庄城寨及附近地区。23日，日矶谷10师团濑谷支队自峄县沿台枣铁路支线南下，猛攻台儿庄。黄樵松率27师由贾庄星夜徒步向台儿庄附近集结。翌日晚，日军突破台儿庄东北角，与池峰城部展开激烈战斗，黄部在斐庄、前后枣庄、孙庄一带与敌展开拉锯战。

　　28日，日调集兵力，再次发起猛攻，从西北角冲入台儿庄内。黄部郭团、杜团分向刘家湖、邵家庄、前园村、坟上等处进攻，并占领邵家庄，迫近刘家湖。29日，矶谷率师团主力自峄县附近南下，坂垣师团之坂本支队从临沂南下，一起猛扑台儿庄。黄樵松27师与张金照30师分左右两翼出击。4月2日，黄挑选奋勇队员250人，从台儿庄东北角攻入，延至东门，乘势向西北扩展；30师攻进西北角。翌日，庄内日军向我发起总攻，集中炮火向东南角轰击，黄部始由庄内撤出。4月6日，我军对台儿庄发起全线反攻，黄部分向纪庄、王庄猛攻，进抵沧汪庙、东庄、李庄、陶沟桥等处。敌不支溃逃，晚11时将各村占领。我大部随即向前后刘桥，刘家湖进击，肃清各村之敌。此时池师等部也将庄内日军肃清，从而取得台儿庄战役胜利。

　　台儿庄大捷在中国抗日战争史上谱写了光辉的一页。黄樵松自始至终率部战斗在第一线，在这次战役中所部付出了重大的牺牲。战后所部仅编为一个旅，在追击敌人的战斗中担任军预备队。

　　5月，日由晋冀抽调大军南下，企图攻略徐州。黄部受命驻守徐州西北九里山附近。徐州被日军包围，国民党最高统帅部决定分五路突围，黄部27师与30师奉命掩护友军撤退。5月19日，敌步骑炮兵附战车数十辆，在空军配合下猛攻27、30师阵地，“官兵皆深明大义，……虽孤军重围，仍极力苦撑，阵线屹然未动”（第二集团军孙连仲部参加鲁南台儿庄一带作战战报》）至下午5时，待徐州城内军队全部撤离，黄始率部冲出重围，24日到达淮阳附近。“沿途屡遭敌人追击，损失奇重”（同上）。

　　6月，孙连仲部驻湖北广水一带，27师驻应山。黄樵松利用部队休整机会，编印了《军民日报》，刊载战地消息，反映部队训练、军民关系等情况，激励将士作好战斗准备；同时成立了抗战干部随营学校，招纳新生，补充战斗中的减员。1948年太原起义中，与黄樵松一道就义的30军谍报队长王震宇，就是这时从汉口招来的新学员。27师经过短期补充休整，开往大别山北麓潢川一带，投入保卫大武汉的战役。

　　1938年8月，武汉会战大别山北麓战役开始。9月上旬，黄樵松所部在潢川以南地区与日军进行过一些战斗。中旬，日军13、16师团等部继侵占叶家集、商城等地，沿商（城）麻（城）公路进犯大别山，集主力攻击商麻公路上的战略制高点鸦雀尖，发誓要拿下这一战略要地。黄樵松亲自指挥保卫鸦雀尖。当战斗激烈之时，师指挥所从山腰搬到山头，黄樵松和参谋人员昼夜围看地图，指挥作战。诗人臧克家当年写的长诗《国旗飘在鸦雀尖》真实地记录了这次战况。诗中写道：“士兵死了，连排长上去。连长死了，拿营长去填。”“没有兵力给他增援，送去的是国旗一面。另外附了一个命令，那是悲痛的祭文一篇：‘有阵地，有你。阵地陷落，你要死。锦绣的国旗一面，这是军人最光荣的金棺’。”黄师与敌人在商麻公路鏖战月余，直到10月下旬武汉撤守前夕，日军始突破大别山。27师经老河口退到南阳休整补充。

　　1940年，豫南日军分数路向我进犯，5月1日在明港附近遇到黄樵松等部左右夹击，损失惨重，至5日被歼2000余人。这一消息轰动了后方，各报都在显著位置上加以报道。（《中央日报》重庆，1940年5月5至7日。） 5月18日，黄樵松为配合友军进攻信阳，派出一团人乘夜穿过敌据点，突入敌人占领的信阳车站一带，出其不意地消灭了一批日军，并放火焚烧了敌仓库。这一行动，也曾给全国军民以鼓舞。

　　守卫南阳是黄樵松参加抗日的最后一次激战，也是他抗日史上的光辉篇章：1945年3月，日军集结五个师团并骑兵第4旅团共7万多人，战车百余辆，于21日分路向南阳、老河口、襄樊进犯。黄樵松此时已调任68军143师师长，受命固守南阳。他一面督促部队整修城防工事，一面屯积粮秣弹药，还备棺材一口，亲笔书写“黄樵松灵枢”，表示决心与南阳共存亡。战斗打响后，黄率部顽强抵御，当独山为日军占领时，黄樵松迁师部于一酱菜店的顶楼上，白天凭栏指挥，入夜亲临前沿阵地。日军集中火力攻打小西关，黄部连续打退敌人四次进攻；东关、北关的守军与日军展开了巷战。守卫马武冢、卧龙岗、元妙观的429团三个排，在战斗中歼敌近千人，直到弹尽援绝，全部壮烈殉国。经七昼夜激战，顶住了敌人的压力，我阵地巍然未动。后来黄部受命突围。4月1日夜晚，士兵身穿棉衣涉水渡过白河。此时杏花初绽，河水仍寒。黄樵松回复再三，依依不舍地告别战地：“别矣南阳城，回顾复回顾，红杏暗送香，白水牵衣诉。”（《太原文艺》1980年第2期）这次突围后，有人写了一部名叫《铁打宛城》的历史小说，描写了黄樵松坚守南阳的悲壮场面。