1937年10月，张自忠从北京逃到南京，当时舆论纷纷，都要求将张自忠送军法处严办，甚至有人上街张贴标语，痛骂张自忠为“汉奸”。

原来，张自忠是西北军29军的师长，在宋哲元的领导下驻防平津，抵御日寇。1935年，国民政府和日本签订了《何梅协定》，双方维持了一段时间的和平。宋哲元知道，以目前的局势只能与日军虚与委蛇，百般周旋，拖延时日。为了迷惑日军，他在1937年5月派张自忠访问了东京、大阪等城市，日本借机大肆宣传，将张自忠塑造成了亲日形象。

当时国内舆论就已经对宋哲元、张自忠非常不满，认为他们卖国求荣。

七七事变后，宋哲元为了将29军安全撤到保定，举荐张自忠担任北平市长，继续忍辱负重，与寇周旋，掩护29军撤退。外界不明真相，都以为张自忠当了汉奸，张自忠于是成为众矢之的，全国各大报刊纷纷发表痛斥张自忠的文章，报界一度凡提及必称“张逆自忠”。

29军顺利撤出平津后，张自忠完成使命，于是化装后骑自行车逃出北平，之后辗转来到南京，待罪投案，等候处罚。当时的国内，对张自忠一片喊杀声，幸好李宗仁等人对此事原委有一定了解，为他说情，南京才没有惩罚张自忠，而是让他继续统兵，戴罪立功。当时张自忠就立下誓言：“我张某有生之日，当以热血生命以报国家。”

此后，张自忠率领59军参加临沂保卫战，与庞炳勋抛弃前嫌，共同击退日军板垣征四郎第5师团，打响了台儿庄大战前的序幕战。李宗仁后来回忆说：“临沂之捷，张自忠的第59军奋勇赴战之功，实不可没。”

台儿庄大捷后，张自忠率部掩护大军撤退，承担断后任务。到河南后，张自忠59军又在豫南作战，和日军筱冢义男的第10师团在潢川大战，在完成任务后奉命突围。

由于战功突出，张自忠在1938年10月被擢升为第33集团军总司令，不久后又担任第五战区右翼兵团总司令，统辖第33集团军、29集团军，28军团等部。

1939年初，张自忠在京山一战中击退日军，获封二级上将。之后参加随枣会战，率部渡河，切断日军交通线，迫使日军撤退；参加枣宜会战，再次亲率部队冒险渡河，与日军血战，最终壮烈殉国。

在渡河前，张自忠自知凶多吉少，给集团军副总司令冯治安留下一封绝笔信：

因战区全面战事关系及本身之责任，均须过河与敌一拼……奔着我们最终之目标（死）往北迈进。无论作好作坏，一定求良心得到安慰。以后公私，均得请我弟负责。由现在起，以后或暂别或永离，不得而知。

张自忠渡河之后，为截断日军退路奋勇冲杀，日军为了保护后方，于是调集重兵围攻张自忠，最终张自忠被围于宜城南瓜店十里长山。

在最后的战斗中，张自忠所部伤亡殆尽，张自忠也肩部中弹，部下劝他向东南山口撤退，张自忠坚决不退，亲自到前线指挥攻击，身中五弹仍高呼向前。之后，张自忠再次中弹，由于伤势严重，张自忠打算拔枪自尽，被部下劝阻，张自忠最终因重伤不治殉国，为全面抗战八年中，国军集团军总司令督战殉国的唯一一人。弥留之际，张自忠说道：“我这样死，对国家，对长官，对人民，良心平安。”

张自忠殉国后，其部下张敬少将、洪进田上校、马孝堂副官及麾下74师官兵全部战死，书写了抗战史上令人动容的一幕。

日军找到张自忠的遗体后，对这位死敌表示了倾佩，将他安葬。后国军组织敢死队将张将军遗体夺回，以上将礼服重新收殓，并送往重庆。张自忠灵柩抵达重庆后，蒋介石率领率军委会高级将领与国府五院院长亲临致祭，抚棺痛哭，并追晋其为陆军二级上将。

张自忠殉国的消息传到延安，延安也为张自忠举行了隆重的追悼会，朱德、萧劲光、王若飞、王稼祥、王明等到会，毛泽东送“尽忠报国”挽词，表示哀悼。

张自忠生前曾作过一首《满江红》，最能表达他为国牺牲的豪情，其词如下：

我死国生，从容去，国殇民恸。回首处，家山还远，高堂难奉。一缕忠魂行去缓，十万百姓沿江送。谁堪比，荣辱一肩担，国为重。

芦沟血，宛平痛；淝水烈，临沂勇。凭军魂赤胆，阻敌狂纵。身后几回燃战火，碑前数度梅花冻。看今日，有大好河山，英名共。