1938年10月25日，日军攻占武汉。历时4个多月的武汉会战结束。鉴于郭汝瑰在会战期间的表现，在陈诚推荐下，他被晋升为第二十集团军参谋长。 霍揆彰在当54军军长时，郭汝瑰就是他的参谋长，两人公私之间的关系都不错。因此，霍揆彰很信任郭汝瑰，一直留在其身边。霍揆彰明知郭汝瑰应历练一下师长职务，苦于无人接替。 二十集团军驻桃源后，霍揆彰终于写了报告经蒋介石批复，调郭汝瑰任七十三军暂编第五师师长。1941年10月1日，郭汝瑰到湖南澄县正式接任师长职务。 不久后，郭汝瑰奉命率部参加向日军进攻的襄西攻势。部队刚过长江正准备进攻时，日军自动放弃阵地后撤。暂编第五师不费一枪一弹占领了敌人据点，还缴获大量军用物资。 襄西攻势胜利结束，陈诚对郭汝瑰非常满意，将暂编第五师升为甲种部队，按嫡系标准发饷，除补充枪械弹药外，还拨给一个迫击炮营，全师上下，欣喜非常。 1941年12月，日军进攻香港。武汉日军为了配合行动，向第九战区的长沙发动牵制性进攻，开战之初，日军突破川军王陵基、杨森等部的防线，渡过汩罗江，进逼长沙外围。薛岳调李玉堂的第十军坚守坚守，同时令郭汝瑰率部赴湘江西岸岳麓山一带布防，若长沙失守，可在此阻击敌人。郭汝瑰率暂五师冒着鹅毛大雪由澄县出发，昼夜兼程，按时赶到防地。 当时正值日军遭李玉堂部坚决抵抗后撤时，郭汝瑰率部过湘江追击日军。他在连营长中选了5名熟悉道路的本地人做支队长。再选500余名精壮士兵组成5个支队。令5个支队在日军两翼平行超越追击，绕到敌退却必经地飘风山隐蔽起来，避开主力，专门摸尾吃零。他自己率主力进行正面追击，一直打到汩罗江。 1942年冬，郭汝瑰被兼任国防研究院副院长的陈诚调到国防研究院任研究委员。1943年3月，日军突破第六战区四十四军和八十七军江防阵地，占领藕池口、石首、华容等地。5月初，守卫南县的七十三军又遭日军突然包围闪击。接着安乡、南县也相继失陷。日军十一军司令横山勇把指挥所推进到沙市的前线。常德已是大门洞开，危在旦夕。如被日军占领，则不但第六战区失去了补给粮仓，而且日军南可威胁长沙、衡阳，西可进逼鄂西、川东。 正在云南筹划组建和训练远征军的陈诚立即飞抵重庆，连夜和参谋人员一起拟定了保卫常德的作战方案，但心里仍不踏实。 为慎重起见，陈诚又派人去国防研究院接来研究委员郭汝瑰、魏汝霖、潘华国、石祖黄4人征求意见。魏、潘、石三人都先后发了言，一致认为日军的主攻目标是常德粮产区，同意陈诚拟定的作战方案，只对兵力部署提了点修改的建议。 而郭汝瑰却持不同意见，他非常肯定地说：“我判断，日军这次重兵出击，不是来常德抢粮。而是要吃掉我第六战区主力。”有两位研究委员表示不解给予反驳，举棋不定的陈诚让郭汝瑰说出理由。 郭汝瑰走到地图前，指着地图说：“我判断日军将在上、下五龙、宜昌之间的长江南岸实施钳形攻势，目的是趁我有3个精锐整师西调云南，兵力不足，仿效德国的闪电钳形攻势，吃掉我第六战区主力。因为敌人除结集兵力进攻洞庭湖地区外，在宜昌、枝江、沙市，也驻有重兵。而其兵力在长江北岸一线摆开，并对安乡、南县发起突然袭击，企图围歼七十三军，目的是为在江南立足，现在这一目的己经达到，他完全可以再来一次或几次这样的进攻，使我第六战区主力消耗殆尽，然后再南取常德就易如反掌了。因此我断定此次日军的主攻目标不是常德，而是第六战区的主力。” 陈诚问道：“依你看来，兵力该如何应用?” 郭汝瑰说：“其一，我江南守军，应以七十三军的教训为戒，随时提防敌人闪击。其二，宜将二线兵团七十九军王甲本等部控制在石门地区，作为战区机动部队，这样东可侧击进攻常德之敌，西可屏障鄂西。” 陈诚认为郭汝瑰的分析很有道理，决定改变原作战方案。 果然日军第十三师团两万余众，于5月12日夜，穿过江南守军的空隙，在枝城、沙市间偷渡长江成功，13日凌晨突然从西北向驻守公安的八十七军袭来。同时安乡、南县的日军第三师团，突然调头西进，从东南方向八十七军进逼，两路日军已对八十七军形成钳形攻势。而向常德运动的那股日军仅为第十七旅团之一部，目的是佯攻常德，声东击西，掩护对八十七军的钳形攻势。 陈诚立即按郭汝瑰的建议，电令前线调整部署，并飞抵恩施前线指挥。拨调刚毕，两路日军蜂拥而至。但遭到已有防备的守军顽强阻击，久战不克，伤亡甚重，不得不全线退却。守军趁势奋勇追击，全面粉碎了日军的鄂西攻势。双方又恢复到5月5日以前的态势。 鄂西会战结束后，蒋介石和陈诚对郭汝瑰更加器重，派他到英国考察国防机构的组织情况，以便日后参与国民党国防部的工作。 1949年12月11日，时任二十二兵团司令的郭汝瑰率部在四川宜宾起义。解放后，郭汝瑰曾任南京军事学院教员、军事史料研究处研究员、副处长。1997年10月23日，不幸因车祸抢救无效在重庆逝世，享年90岁，结束了传奇的一生。