1933年元月，日本侵略进攻热河的时候，他的确率领部众走向了抗日战场，打了一场狙击战，算是为自己正了一下名声。

但军阀靠兵起家，兵是他们的命，没有了兵，他们连种地老农也不如。而抗日是要损兵折将的，孙殿英抗日肯定不会不计后果，破釜沉舟，打了一场虽败犹荣的败仗之后，也就顺势撤下来了。

蒋介石“摒弃前嫌”，再次向孙伸出橄榄枝，让他担任青海西区屯垦督办之职。孙殿英1934年春前去上任时，遭到西北四马的合击，惨败而归。1936年2月，孙殿英又投靠了抗日将军宋哲元，担任察北保安司令。

抗战全面爆发后，蒋介石让他担任了晋察游击司令、新编第五军军长，成为归24集团军庞炳勋的手下。

1943年4月中旬，日军兵临太行山区，孙殿英在林县投敌，当了可耻的汉奸，换了“洋主人”。

孙殿英非常圆滑，当了汉奸之后，也是以保存实力为首要任务，拿着日本人的武器和军饷，打八路军和国军的时候，只喊口号，不付诸行动，消极怠工。

日军催得紧的时候，孙殿英就杀一些无辜的人，拿着人头去冒功。对于孙殿英这个老滑头，日本人也没有办法。日本战败之后，孙殿英摇身一变，成为“曲线救国”的“英雄”。