1933年2月21日热河抗战张作相、汤玉麟不战而溃,孙殿英部署未定即与敌遭遇。战局危急时刻,孙殿英亲立城头督战,与日军血战七天七夜。后被赤峰农会会长宋子安叩头恳求撤军,孙殿英洒泪撤出,在城外二道河子一线构筑工事与日军继续激战10日。孙殿英部的血战成为热河溃逃战中唯一的亮点,成为当时国内口口相传的抗日英雄。后来因与吉鸿昌等的察哈尔民众抗日同盟军来往密切,孙殿英所部41军被西北马家军、阎锡山等围歼,失去了兵权。1937年7月抗战爆发后,应宋哲元邀请,任冀察游击总队司令,屡次挫败进犯之敌,保住了黄河南北交通要道,受到战区司令长官卫立煌传令嘉奖。即使在解放战争被俘后,刘伯承元首亲口对孙殿英说:“抗战初期,不能说你们没有贡献,但是以后的一段,确实做得太不好了!”,不掩其功。
1943年即使是投敌也不是主动投敌,当时敌人占据优势(日军出动超出第24集团军两倍的兵力,二十万人进攻太行山区),孙殿英连续作战,损失惨重。至4月23日,日军将孙殿英部防地四面包围,穷途末路的孙殿英(一说被俘后变节)才率部投降日军。
虽然当了两年汉奸,但至少抗了十年日,而是还是抗战初期极为艰难的情况下。