关山四千里 率部出川打日寇
七七卢沟桥事变的消息传到四川后，广大民众对日本帝国主义的侵略行径无不义愤填膺，纷纷要求川军出川，抵制外侮。李家钰也于7月底投书蒋介石：“国难至此，已达最后存亡关头，应恳钧座立即下令全国，一致动员，挥师应战，还我河山，严惩群奸，以雪公愤。职军正事整编，士气激昂，倘蒙移调前方，誓当执芟赴难。”李家钰还作诗一首以表决心：“男儿仗剑出四川，不灭倭寇誓不还；埋骨何须桑梓地，人间到处是青山。”
第47军出川时，正值农历中秋，长途跋涉40多天，关山四千余里，越潼关，渡黄河，抵达指定地域后，已是初冬，北方山地冰雪茫茫，川军官兵仍是身着单衣，脚蹬草鞋，薄被过夜。但将士们一心杀敌报国，毫无怨言，途中无一人退缩，无一人逃亡。
奋勇杀顽凶 转战豫北与晋东
1939年6月6日，日军分9路向第4集团军各部队阵地进犯，将川军包围在平陆县以北地区，战况激烈。川军47军的两个师奋勇将日军阻止在郑家圪塔、下涧一线。第二天，104师顶住日军的猛攻，178师出动一部兵力侧击，使日军进攻受挫。47集团军各部相互配合，与日军激战10昼夜，伤亡5000余人，日军则伤亡超过万人。
因战功卓著，1939年冬，李家钰升任第36集团军总司令兼47军军长，并辖第17军、第14军。
大难迎头上 战死沙场报国恩
1944年春，面对太平洋战场的不利局面，日寇调集重兵，发动豫湘桂战役，企图打通大陆交通线，以支援其在太平洋区域的作战。4月，日军占领郑州后，向洛阳逼近。第一战区司令蒋鼎文此前拒绝了李家钰提出的“先发制人、争取主动”的建议，此时面对日军的进攻，蒋鼎文仍不敢正面交锋，率先弃洛阳而逃，第一战区所属部队也纷纷向西溃逃。李家钰对此痛心疾首，他召集第47军师团长开会，动情而激昂地说：“我们南渡以来，吃了河南老百姓的饭，现在不能见了日本人就跑。否则，怎么对得起老百姓？日本人有什么可怕的？他们来了，我们就同他们打！别的部队怕跑在后面挨打，我不怕，我们川军愿殿后。”实际上，此时李家钰手中只有4个团的兵力可供调遣，为鼓舞大家士气，他手书“男儿欲报国恩重，战死沙场是善终”，表达了为了国家和民族不惜牺牲的钢铁意志。
李家钰是抗日战场上牺牲的川军最高将领，他以一个集团军司令之尊，用生命践行了在抗日前线“战死沙场”这一庄严而伟大的承诺。将军殉国的消息传开后，举国震惊。蒋介石致电吊唁；国民政府明令褒奖，追赠其陆军上将。李家钰的英名，被国民政府列入抗战将士忠烈祠，生平事迹存备国史馆。《新华日报》发表《悼李家钰将军》文章，高度赞扬李家钰的爱国精神，指出：“中原大战……我将士英勇抗敌，李家钰将军在此次战役中杀敌殉国，是应受到全国尊敬的！”
在将军的家乡，四川人民也以各种方式表达他们对李家钰的悼念之情。将军灵柩运回成都后，四川省政府、川康绥靖主任公署、成都行辕、中央陆军军官学校、省会各界群众团体等联合举行隆重的公祭，深切悼念为国捐躯的李家钰烈士。随后，李家钰烈士遗体被安葬于成都南郊红牌楼广福桥“李上将墓园”。
淞沪会战