一、中国军第一次击败日本军
1932年“一二八”松沪抗战时，任陆军第五军(军长张治中)第八十七师(副师长王敬久代指挥)第二五九旅旅长，率部在南翔、吴淞、闸北、庙行镇一带抗击日军。他指挥所部2月20日至3月1日坚守庙行镇11天，重创日军久留米第二十四混成旅团和金泽第九师团。战况激烈前所未有，据所部第五一八团第三营营长罗折东作战经过记载：2月22日拂晓，本营奉命由李家楼前进至杨焕桥。七时三十分进入前线阵地，距敌军约400公尺。时敌军炮火机关枪火异常猛烈，幸好天有薄雾，敌机不甚活动。我友军第八十八师第五二三团在麦家宅和庙行镇南端无名河流以右阵地，均被敌军突破，主阵地陷于混乱之中。我营第一连任务，决心夺回庙行镇主阵地与正面陷敌阵地，冲锋五次，血战四十分钟，予敌打击甚大，杀伤敌军100人以上，遂确保主阵地。
我营官长伤亡四分之一，第十一连连长朱明悠上尉，排长李敏如少尉，周义发少尉，榴炮连排长王得和少尉均阵亡。营部副官聂理堂中尉，第十一连连附李鸿–上尉，排长汪锡良少尉，第十二连连附熊必先上尉均于冲锋时受伤，士兵牺牲亦多。是时敌军增援预备队数百人，藉坦克掩护，向我猛烈反攻，早晨八时后，我营左右侧的友军因伤亡大，势渐不支!至九时，除我右侧方面尚有第五二四团之一部外，庙行镇正面和左侧已无友军部队，我当令预备队第十三连增加到正面，协同第十二连拼死拒敌军前进。又令第十一连集结于右后方为预备队，准备待机恢复庙行镇前线之原阵地。午前十一时许，正面敌军千余人向我主阵地不断冲击，我第十二三两连沉着迎击，血战三小时，敌军屡攻屡挫。其坦克三辆受小滨障碍，并畏我平射炮威力，不敢接近。从清晨开始作战，半天时间，敌军毙体数百具横陈我阵地前，敌不支退却，我营遂确保庙行镇主阵地，并开始修补工事，整顿队伍。
午后，又有敌军约千人来攻，右侧友军不支!眼见右侧将发生危险，即令第十二连向右方树木内移动，死守该处，掩护我右侧背阵地。二时四十分，敌军向我营右侧攻击，企图包围，我营沉着迎击，卒将敌军击退。午后三时，我第五一七团全部到达张家桥、杨焕桥附近，我守军精神益旺。嗣后奉旅长孙元良命令，本营归第五一七团指挥，与该团第二营协同作战，如是，战绩更形稳固。这天的激烈战斗，令日军久留米混成旅团受到孙元良指挥的第二五九旅沉重打击，已失去战斗力，当晚由日军第九师团替换下来。2月23日午前七时至九时，新投入的日军第九师团千余人，利用飞机、火炮、坦克掩护，向庙行镇攻击，所部第五一七团第二营沉着抗击，等到敌军接近我阵地，进入我有效射击距离内，我机关枪、自动步枪猛烈扫射，敌军不支向左侧溃退。这两小时战斗，毙日军百余人，我亦伤亡官兵四十五人。日军屡攻庙行镇没得逞，反屡遭重创，从2月25日起，正面渐成阵地战，双方对峙，战线胶着。敌我双方最近的地方，只有四十多公尺，双方都在掩盖散兵壕里，瞄准等待，稍露头顶，便有被敌射击的危险。
一到黑夜，双方互掷手榴弹。因阵地胶着，日军飞机火炮不能轰击，战车也不能活动，战局对我军有利。战至3月1日拂晓，日军开始向我军全线总攻，攻击重点仍为江湾庙行镇一线，孙元良指挥部队当面仍为日军第九师团，在第五一八团庙行镇阵地前有五千多日军，在第五一七团周巷阵地前亦有日军千余人，并附有坦克支援，战况极为惨烈，日军的第一轮攻势终于被击溃，该旅第五一七团伤亡很大，连排长伤亡十多名，士兵伤亡两百多人。第五一八团第一营首当要冲，官兵伤亡三分之二以上，平均每班只剩余四人，艰苦血战十一小时，日军未能攻入我军主阵地，孙元良部仍然坚守庙行镇阵地。连日各国舆论称颂我军：“中国军精勇无敌，日本军誉一落千丈”、“此役为中国军第一次和日本军作战而击败日本军于战场。”第一次淞沪“一二八”之役战后统计，孙旅官长阵亡二十五人，伤六十四人，占全旅官长352人的四分之一弱，士兵阵亡三百七十人，伤一千零五十四人，伤亡人数占全旅4297名士兵之三分之一弱。战后孙元良任陆军第八十八师副师长，获颁四等宝鼎勋章。1933年1月17日任陆军第八十八师师长，所部装备精良，战斗力较强，配有德籍军事顾问，标榜为国民革命军“陆军模范师”。1936年10月5日被国民政府军事委员会铨叙厅颁令叙任陆军中将。
二、堂堂国军军长：竟装扮难民逃离南京
抗日战争爆发后，孙元良率部第八十八师参加淞沪会战。1937年8月“八一三”淞沪会战，再次在上海与日军交锋，日军广播称当面我军第八十八师为“可恨之敌”，由此可见第八十八师被日军视为“抗日坚强部队”。1937年10月底率师向西转进，1937年冬孙元良任陆军第七十二军军长兼第八十八师师长，在上海闸北原阵地坚持抗击日军三个月，血战中伤亡惨重，曾经补充新兵五次。仅8月21日激战，该师第二六四旅旅长黄梅兴(黄埔一期生)、旅参谋主任邓大沧(黄埔五期生)中炮阵亡，第八十八师奉命撤退时，孙元良亲自向团附谢晋元、营长杨瑞符下达“死守上海最后阵地”命令，留守闸北的所部第五二四团第一营，在团附谢晋元率领孤军据守四行仓库，抗击十倍以上日军的轮番攻击，在抗战史上留下了极其壮烈的一页。1937年12月12日，孙元良率师参加南京保卫战，是役所部伤亡损失惨重，阵亡朱赤(黄埔二期生)、高致嵩(黄埔三期生)两名旅长，阵亡韩宪元(黄埔三期生)、李杰(黄埔五期生)、华品章(黄埔五期生)三名团长，另有旅司令部参谋主任赵寒星(黄埔六期生)、工兵营营长王鸿烈(黄埔六期生)及许明河、周鸿、黄琪、李洁、刘宏深、李强华等十一名步兵营营长牺牲，全师80%的排连长殉国。
1937年12月13日该师撤离南京时不足千人，孙元良撤退时与部队失散，后乔装改扮难民，混迹于金陵女子大学难民营，躲藏一个多月才逃离险境。辗转经泰兴、淮阴、徐州、郑州等地，1938年3月下旬到达武汉后，第一次晋见蒋中正时，蒋表示慰劳称：“你不要灰心，我马上给部队你带。”第二次见面，蒋虽然仍是和颜悦色，却说：“有人说你在上海军纪不好，发通行证给老百姓要钱，你到军法处去证明好了。”4月3日被撤职查办，被关押武昌银元局街军法执行总监部监狱，拘押达四十二天之久。在狱中每天写日记，常有黄埔师友们来关切看望，孙元良的黄埔老师、军法副监王懋功算是常客，前来看望次数最多。黄埔早期同学王敬久、黄雍、李杲、王公亮、冯圣法、刘伯龙、杨文 、李昆岗、彭巩英、柏良、吴求剑等，时驻军武汉并常来看望。更有黄埔老师何应钦、刘峙、顾祝同、钱大钧、张治中、汤恩伯等来电慰问。后经调查控告多有不实，获得军法判处释放。
三、独山战役：阻止日军北上战时首都大门
孙元良经历数年沉寂后，才于1943年获得重新出任军职机会，先任第二十八集团军总司令部副总司令，续任第三十一集团军总司令(汤恩伯)部副总司令，1944年7月10日，在中原抗日前线兼任陆军第二十九军军长，率部两万余官兵，徒步行军三千三百公里，南下广西参加桂柳会战。1944年12月2日，日军攻陷贵州独山，贵阳危急，战时首都重庆震动。孙元良率领陆军第二十九军由重庆渡江，南入贵州日夜兼程，赶赴独山前线一带阻击日军，率部在都匀、独山之间，奋力阻击日军前锋精锐，在中美空军的协同配合下，1944年12月8日收复独山、南丹等地，使战局得以稳定，开启了反攻胜利的契机，强弩之末的日军在此役，也显露出疲惫态势，面临无法挽回的颓势。一时间在重庆，孙元良再次被传颂为“抗日名将”。独山之役，对于当时战局影响重大，重庆国民政府对陆军第二十九军颁发嘉奖令，军长孙元良获得国民政府颁给最高荣誉-青天白日勋章。孙元良在晚年，亦表示对独山战役引为自豪。
四、十万大军溃于淮海，落寂海岛永不录用
抗日战争胜利后，孙元良先后任重庆警备司令部司令官，陆军第四十一军军长，1947年任第十六兵团司令部司令官。1948年9月6日兼任徐州“剿匪”总司令部前进指挥部(主任杜聿明)副主任。1948年l1月率第十六兵团开赴徐蚌地区，与人民解放军作战。后以兵团司令官兼任徐州“剿匪”总司令部郑州前线指挥部副主任，统辖第四十一军(军长张宣武)、第四十七军(军长杨熙宇、严翊)、第九十九军(军长龚传文)，另辖工兵团、重炮团、战车团等部队和一个快速纵队，总兵力达十万人。所部在淮海战役溃败后，孙元良装扮成中尉副官，乘乱侥幸躲过搜查，再化妆成农民逃到信阳火车站，打电话给河南省政府主席刘茂恩，请其电告蒋中正有关情况。蒋侍从室转令其速到汉口，转机抵宁，经蒋传见后，派往四川重建第十六兵团。1949年任川鄂绥靖主任公署副主任、代主任。1949年12月16日所部在四川宣布起义，其孤身化装逃脱。辗转香港后于1950年1月到台湾，被最高军方斥责永不录用，从此结束统军任官生涯。
1956年移居日本。1959年1月除役。到台湾后过着隐居生活。1971年旅居日本，为谋生计，曾自办开设名曰“天福园”的面食店。1975年返回台湾定居高雄，曾任台湾瑞祥针织公司董事长。1975年返回台北居住于北投区孙公馆。2004年黄埔军校建校八十周年，海内外黄埔后人争相举办纪念活动，因系唯一健在一期生为最佳活广告。但媒体行为均被其一概回绝，其认为年事已高，昔日同袍和部属都相继凋零，音信几乎与世隔绝。2007年5月25日因病在台北逝世，是黄埔军校第一期最后一位辞世学员。台湾著名影星秦汉(原名孙祥钟)是其幼子。