在当时的全部陆军中，除198师外，只有戴安澜的200师、廖耀湘的新22师、孙立人的38师等六个师。他本人曾经获得民国政府和美国政府颁发的各种勋章。自14岁起就投在叶佩高旗下的王楚英，把他的默默无闻归结为他的素性淡泊、鄙薄名利，“只知实干而不求闻达，也不让别人宣扬他的业绩，尤其拒绝传播媒体对他的采访和报道”。

　　1931年10月，叶佩高于陆军大学毕业后，与同期的10几位同学前往位于江西抚河的第18军干部补习所，担任学员队的中校队长，他在补习所的主要任务就是训练学员队里的排连长战术作业和新式武器的运用。不久，他升任上校大队长，继又调任第52师的上校团长、第3路军总指挥部作战科上校科长。1933年7月，与叶佩高交往甚密的11师31旅旅长黄维升任师长后，便推荐了叶佩高担任第11师的少将参谋长，这是叶佩高加入国民党嫡系王牌部队的军旅之始。此后他与11师这个部队一起战斗达六年之久。

　　1937年4月，叶佩高于陆大讲习班结业后改任第11师33旅少将旅长。同年5月，他被正式授予陆军少将军衔。

　　1937年7月7日，卢沟桥的日军以演习士兵失踪为名悍然对中国发起泸沟桥事变，遭到中国军队第29军的顽强抵抗，抗日战争全面爆发。

　　叶佩高将军所率领的11师33旅此时正驻防于韶关至衡阳之间的平汉铁路沿线，担负护路和筑路任务。泸沟桥事变为叶将军获悉后，他立即上书18军军部，请求军长罗卓英向军事委员会请命开赴河北参加抗日。在得到军委会的同意后，第33旅于8月5日出发乘坐火车向保定集结，未料在8月13日抵达武汉时，中日两国又在上海地区爆发了淞沪会战，军委会急命第18军所属各部改开南翔，准备加入沪战。

　　8月22日，第33旅在经过武胜关、信阳、漯河、许昌、新郑、郑州、开封、徐州、苏州后终于抵达南翔，当部队刚下火车后，叶佩高旅长即接到第11师师长彭善的命令，命令33旅立即开赴“一二·八”纪念路以东构筑工事，向东南方警戒。

　　8月23日，日军第11师团22旅团在川沙成功登陆，并乘中国守军第56师的防御疏忽，一举突破该师防线，继而夺占了无中国军队驻防的罗店。罗店在当时虽只是一个不足千户的小镇，但是罗店却是浏河至大场和嘉定至吴淞、宝山的重要交通枢纽，是上海北郊中日双方比许争的军事要点。罗店一失，则会使淞沪战场西北门户洞开、京沪交通线受到威胁。由于淞沪战场最高指挥部的疏忽，使得日军未花任何代价既夺此军事要点。此事被在前线指挥作战的第9集团军总司令张治中、第15集团军总司令陈诚获知后极为震惊，他们经过商定后决定在顾家宅集结11师、大场集结98师，并以在嘉定集结的67师、炮兵16团统归18军军长罗卓英指挥，对川沙登陆之敌予以反击，力求歼灭该股日军。而罗卓英分配给11师的任务就是夺回罗店。

　　当时的11师辖有王严的31旅和叶佩高的33旅，第31旅在抵达南翔后就被调给了87师，受87师师长王敬久的临时指挥。所以当师长彭善接到命令后，其所属之叶佩高33旅就担负起了收复罗店的重任。

　　23日下午14时50分，第11师师长彭善下令进攻后，叶旅长亲自率领第33旅官兵前仆后继的奋勇冲杀。在师直山炮营支援下，33旅官兵经过近两小时的激烈战斗，其所属第66团终于在16时30分突破日军阵地，收复罗店。罗店收复后，第33旅被调往新镇、月浦地区，准备进攻该处江面之日军。而第33旅在叶佩高旅长的指挥下，数次击退了日军第43联队的进攻。

　　就在第33旅击退了当面日军的进攻时，奉命接替33旅罗店阵地的67师201旅也遭到日军的猛烈进攻。战斗中，第201旅旅长蔡炳炎壮烈牺牲，罗店再次为日军占领。而夺回罗店的任务再次落到了11师33旅的肩上。

　　8月27日，第33旅向罗店发起攻击，同时31旅在其侧翼对罗店东南地区进行佯攻，试图吸引日军兵力，减轻33旅正面负担。随后第33旅又在得到友军67师的支援后于28日拂晓攻入罗店。第31旅也于此时插入罗店以北之陆家村，切断了罗店日军与其主力部队的联系。日军对于罗店的重要性也十分明了，所以驻守罗店的日军在飞机大炮的配合下对攻进罗店西面的11师、67师部队猛烈反扑。11师33旅官兵与67师官兵奋力抵挡，终因两翼友军退却，所部过于突出，被迫于9月7日退出了罗店。

　　第33旅在进攻时曾四次攻入罗店，后两次在友军皆溃、孤军奋战的情况下又一度夺回罗店三分之二地域。其旅长叶佩高也因此战倍受第18军官兵景仰。罗店之战，双方往来拉锯争夺，战况十分激烈。战后，中日双方将这次战斗称之为“血肉磨坊”，以示这次战斗的之惨烈情况。

　　第33旅在夺取罗店失败后被部署在罗店东南地区，与友军遥相策应阻击来犯日军。此后，该旅又又在蕴藻浜沿岸阻击日军，并主动发起进攻，一度孤悬敌后奋战数日。在大场失陷后，第33旅又奉命守备裴家桥、顾家浜、洛阳桥、羊马巷一线阵地，并阻击日军第13师团5000余人达数十天，使得当面之日军第13师团无法前进半步。此后旅长叶佩高利用日军侧翼空虚的机会，果断率领所部于10月31日拂晓发动突然袭击。使日军措手不及，于是中午纷纷溃退，第33旅乘势收复丰庄。

　　由于日军在淞沪战场陆续增兵，中国守军已从先前的主动进攻改为被动防守。鉴于前线情况已不利于中国军队，于是最高当局命令在上海作战的中国军队逐次撤退。11月10日晚，第11师33旅奉命转移至安亭，随后在吴淞江北岸挫败了日军的追击，于入夜后撤往常熟。

　　当第33旅抵达常熟后，正值友军第13师在花园里、周家桥阵地遭受日军猛攻。第11师师长彭善紧急命令33旅迅速增援。当该旅抵达目的地后，旅长叶佩高发现攻击13师之日军左翼最为薄弱。于是立即率领所部攻击日军左侧，出人意料的歼灭了日军第44联队部，该联队长和知鹰二只身幸免。这一未预料到的战果迅速减轻了13师正面的压力，并使常熟以东战局趋于稳定。

　　在常熟增援顺利完成任务后，第33旅又奉命接替友军第13、32、98三个师的阵地，并要掩护这三个师陆续后撤。以一旅兵力去接替三个师的阵地，其困难程度不言而喻，叶旅长在给手下两个团长布置任务时也觉得十分勉强。所幸的是，第33旅当面之日军在于中国军队第13、32、98三个师的连续作战中也急需补充休整，所以并未对当面的33旅发动猛烈攻势，只是在远处以枪炮回击。于是叶旅长也就利用这个机会在夜幕下顺利掩护友军撤退，并在完成任务后于11月20日撤往无锡与第11师师部会合。

　　11月22日，正当第33旅移至无锡东郊准备休整时，突奉师长彭善急电，令33旅迅速救援查桥镇的友军第13师37旅，该旅正遭受日军猛烈攻击，很有被击溃的可能。第33旅赶到查桥镇后，叶旅长首先命令65团的先头营肃清了公路上的日军，然后以65团向镇内发动冲锋，以66团迂回日军右侧翼。在镇内与日军混战一小时后，终于击溃日军，第33旅胜利与37旅会师。

　　此后，第33旅又奉命撤往广德东郊布防，旋又奉命移交防务于川军第21军。11月27日，由于第21军被日军击溃，第33旅已无守备广德外围的必要，于是撤往宁国，继又开赴徽州整训。

　　第33旅在整个淞沪会战中共计伤亡官兵1500余人，实力损失过半。但是这个旅在旅长叶佩高的指挥下，与日军数度激战，并屡次挫败日军的攻势，解救友军于危难之际，使11师这支王牌劲旅的名声逐渐在日军中宣扬起来。而叶佩高亦获得了华胄荣誉奖章。

　　1938年元旦，叶佩高被授予云麾勋章和干城奖章各一枚。这在18军当时授勋的38名军官中，只有四个人能有既得勋章又得奖章的殊荣。同时，他所率领的第33旅还被奖励了一万元奖金。十天后，第11师副师长方天调职，作为第33旅少将旅长的叶佩高因在淞沪会战中的优异表现而被提升为副师长。

　　叶佩高将军在晋任副师长之后，主动兼任第18军干部训练班副主任一职，主持干训班的实际工作。他在对学员的授课时，经常宣讲18军的历史和“爱护民众、达成任务”的传统，并且积极推广18军的老军长陈诚所制订的“四大公开”（即人事、经理、赏罚、意见公开）和“三个一体”（即官兵一体、军民一体、友邻一体）两大方针。同时，他还注重对学员教授《曾胡治兵语录》，以统一全军干部“带兵、练兵、用兵”的思想，使干部们能对如何带兵、如何作战有更进一步的认识。

　　曾在叶将军所主持的干训班学习的王楚英老先生这样回忆到：“他讲的许多话，虽然已时过60多年，有些警句我仍然铭记于心，永不忘怀。叶将军其实是最不擅于辞令的将领，但是他一旦开讲了，却如行云流水般自然又流畅，最能吸引听众。他讲话从来不谈高深的理论，而是讲出听众所喜闻乐见的事实和道理。他那严格遵守时间的习惯，大众化、士兵化的作风，很受学员门的欢迎和称赞”。这段回忆，应该是对叶将军的教学风格最为生动的描写吧。

　　1938年2月，日本陆军大本营企图对位于徐州的中国军队第5战区司令长官部驻地进行南北夹击的作战。而为了策应友邻第5战区的作战，第11师所属的第3战区从1938年2月起先后命令驻苏南、皖南各部，积极对敌展开游击战，并成立了以原第2战区副司令长官黄绍竑为总司令的第3战区游击总司令部。

　　早在第11师驻防于宁国时，当时的第33旅旅长叶佩高就提出了以第11师教导队为基础组建突击队的议案。此刻，当第18军接到了开赴敌后打游击的命令后，即将当初叶旅长的这个议案加以执行，编组第16突击总队，任命原第14师的营长荣孝雨担任总队长。同时还决定，该总队由第11师副师长叶佩高负责训练。

　　第16突击总队初辖两个大队。这两个大队分别由第18军所属11师教导队和18军所属其他各师抽调的部队所改编，并抽调第16军团部的直属部队编组工兵队、侦察队和通讯队，作为突击总队的直属单位。叶将军在视察完这个总队后，为适应实际需要，遂又将该总队改编为三个大队，总队部改辖侦察、通讯、特务各一个排。

　　部队整编就绪后，叶将军亲自对总队干部讲授游击战术，他提倡“敌进我退，敌退我追，敌驻我扰，敌疲我打”的灵活战术方针。在经过了叶将军一周的训练后，这个总队由第16军团军团长罗卓英直接指挥，开赴安吉、长兴、宜兴、溧阳、郎溪、宣城、广德地区开展敌后游击。该总队曾在龙洞桥重创日军第4联队第2大队，击毙第2大队大队长松井上三郎以下207人；又在泗安公路成功伏击第2后备步兵团的辎重部队，击毁日军汽车12辆，击毙日军38人。此外，第16突击总队还在上述游击区域内屡次摧毁日军据点、偷袭日军补给基地，战果颇丰。日军为了解决这个突击总队，决定在1938年5月中旬以第2后备步兵团第4联队和第23联队的一个加强大队南北夹击，企图歼灭第16突击总队。

　　日军企图为罗卓英获悉后，立即命令第16突击总队迅速转移，并将该总队交由第11师副师长叶佩高将军指挥，并附以第11师31旅和师直部队对驻当地的日军实施反攻击。叶副师长受命后，以11师师直部队、第31旅和第16突击总队编组为“苏皖支队”，以第31旅旅部改编为支队指挥部，与第31旅旅长梅春华共同办公。

　　5月14日，叶佩高率领“苏皖支队”抵达广德南部山区杨滩，随后召开军事会议，针对日军在当地部队的驻防情况，决定首先攻击日军防守最为薄弱的凤桥。凤桥距杨滩仅25公里，汽车运输一小时即可抵达，而凤桥驻军仅为日军第23联队第3大队的一个加强中队220余人。

　　叶将军在军事会议中决定以第31旅61团为主攻部队，以第31旅62团和第16突击总队担负阻援任务。支队炮兵于5月15日凌晨5点正，对驻凤桥的日军发动突然炮击，使正在酣睡的日军伤亡过半。随后叶将军命令部队迅速从凤桥村的三个方向突入，经一个半小时的激烈战斗，第61团全歼该加强中队，击毙中队长前田正治以下68人，俘虏日军134人（内有伤兵108人）。日军在得悉凤桥被围时，急以第4联队的两个中队分两路救援，但是皆在途中被“苏皖支队”的阻援部队截击，伤亡惨重，被迫撤回原防。

　　“苏皖支队”在取得首战大捷后，指挥官叶佩高将军即布置兵力于广德附近积极备战，以准备面对日军可能发起的反攻。5月20日，日军果然以第147联队一个加强大队为主力发起反扑。由于叶将军部署得当，“苏皖支队”利用当地地形于21日午后成功的伏击了第147联队的先头部队，击毙日军中队长高井芳卫以下124人，日军联队长原田良夫见势不妙，即命令部队撤回，拟作休整后再次反扑。

　　但是叶佩高将军却不给日军以喘息之机，他在取得了广德反击战的胜利后，又将目标指向了宁国。宁国虽仅驻有日军第106骑兵大队第4中队100余人，但是离宁国约60多公里的宣城却驻有日军第147联队主力约两个大队的兵力，宁国守军如遇袭可以立即得到宣城日军的增援。为了能顺利收复宁国，叶将军决定以第16突击总队佯攻宣城，造成我军有乘凤桥之胜收复宣城的假象，牵制第147联队，达成第31旅收复宁国的目的。

　　战斗于5月23日拂晓打响后，日军第147联队长原田良夫果然中计，在城外据点被中国军队攻占后即龟缩城内不出，反要驻在宁国的骑兵中队来救援宣城。叶佩高见日军中计后立即命令31旅对宁国发起攻击，经两个多小时的作战，全歼第106骑兵大队的第4中队，击毙中队长茶村秀男以下53人，俘虏56人、战马97匹。宁国被收复后，叶将军命令第16突击总队立即撤出战斗，集结宁国。

　　由于叶佩高将军所领导的“苏皖支队”在凤桥、广德、宁国接连取得胜利，并将宁国至广德、歙县的交通线打通，为第31兵站分部给各单位的的后勤补给提供了有利条件。5月26日，叶将军在宁国接到了第19集团军总司令罗卓英将军的嘉奖电，电文中说到：“第11师副师长叶佩高亲率第31旅和突击总队，连日以来，连克广德、宁国，予敌重创，尤其在凤桥和三里店全歼敌军，缴获甚多，殊堪嘉许。特颁发奖金5万元，以示鼓励。有功官兵，着即具报，叙授勋奖。”

　　1938年6月29日，日军攻入彭泽，守军第167师不支败退。是日傍晚，正在祁门集结待命的第11师接到收复彭泽的命令。第11师师长彭善在接到命令后，由副师长叶佩高率领第31旅和33旅66团先行出发。由叶将军指挥的部队于7月1日抵达目的地。7月2日晨4时许，叶将军指挥所部趁日军尚未察觉的机会，率先在炮火的掩护下向彭泽的日军发动进攻。激战至中午，参加攻击的部队相继占领彭泽外围日军据点。此后师长彭善率领的后续部队也赶到战场加入战斗，将日军压迫在城内。

　　7月3日，日军在得到了增援后由第111旅团旅团长山地亘亲自指挥，向第11师33旅阵地发动猛烈反攻。战斗中，副师长叶佩高与第33旅旅长王严皆亲赴前线指挥作战，挫败了日军的此次反击。

　　当11师正计划进一步攻击时，整个战局却忽然急转直下。同时11师也接到了新的命令：“第18军立即停止对彭泽城、中夹口敌军之进攻，乘夜迅速转移……，由黄维军长统一指挥第11、第16、第60师和第77师，围攻龙潭山、梅兰口地区之敌而歼灭之，确保湖口东郊安全”。

　　第11师在接到新命令后于7月3日黄昏出击，副师长叶佩高在综合各项情报后，推断出日军的薄落环节，于是在与师长彭善商量后，叶将军亲率33旅直捣日军第123联队部，伤其联队长木岛袈裟雄，击毙师团部参谋藤田信夫以下87人，同时还捣毁了日军山炮第2大队的阵地。随后，叶将军一面派遣部队追击逃敌，一面组织突击队将负隅顽抗的日军全部歼灭。

　　7月3日午后，日军以第136旅团长青木敬一亲率第145联队，并附以野炮第106联队、独立山炮第12联队、工兵第106联队向第11师阵地发动攻击，企图将第11师33旅一举击溃。但是第33旅在叶副师长的指挥下，使用埋伏、袭扰、阻击等方式，给日军第145联队不断的打击，经过一个晚上的战斗，第33旅击毙日军大队长以下300余人，迫使日军第145联队退出战斗。

　　7月4日，第11师在三里镇稍事休整后又奉命进攻位于梅兰口的日军第113联队。当时正值雨季，加之气候恶劣，能见度极低。第11师利用这个情况猛然突入日军阵地，给日军一个措手不及，其前沿阵地尽被11师夺取。第11师在突击得手后遂将预备队投入战斗，一举夺取梅兰口。31旅既而又会同友军第16师48旅对溃退之日军进行追击，并且攻占了日军另一据点龙潭山。

　　就在31旅与48旅夺取龙潭山时，日军第145联队分乘登陆艇、装甲汽艇在海军的掩护下向湖口城南之三里镇攻击。日军的这行动严重威胁到在沙湾刘与日军激战中的33旅侧背安全。

　　此时第11师师长彭善正在军部开会未归，副师长叶佩高得知这个情况后，在31旅尚未归建、33旅有遭受前后夹击的危险时，冒险抽调33旅66团去阻击145联队。第66团在经过三个多小时阻击后，终于坚持到了31旅的回援，并击退了日军第145联队的进攻，击毙第2大队长福岛以下300余人。11师这一冒险举动不仅解救了自身安危，同时也为困守湖口的友军第26师得到空隙得以突围。战后军委会授予副师长叶佩高四等云麾勋章，以表彰他在这次战斗中的功绩。

　　8月27日，日军第9师团突破了中国军队第30集团军的鲤鱼山、笔架山阵地。第9战区司令长官部急调第18军增援，而隶属于18军的第11师奉命将牛金山、北极峰、岷山大屋之日军第36联队阵地夺回。其中第31旅在副师长叶佩高的率领下于9月3日发起攻击，经两小时激战，31旅61团攻克牛金山、北极峰，歼敌300余人。4个小时之后，日军集结1000余人猛烈反扑，31旅伤亡剧增。在此危急时刻，叶副师长投入预备队第62团第3营，命令该营绕行至该股日军背后实施突然袭击，终于将其击溃。同时，第62团主力终于攻占了岷山大屋。第11师开始全线攻击，并收复了原先第30集团军所丢失的所有阵地。

　　9月4日，丢失了阵地的日军以第35、36两个联队进行反击。师长彭善、副师长叶佩高此时都认为日军第36联队已在昨天遭到痛击，战力肯定受损，于是决定以第66团单独抵御日军第36联队的攻击，集中主力三个团和师直属部队对日军第35联队进行逆袭。经过一天血战，第11师终于将第35联队击溃，第36联对见35联队败退，于是也开始了撤退。次日，叶副师长率领第65团由侧翼对日军第36联队发起攻击，配合第11师主力部队两面攻击，再次将第36联队击败。

　　第11师在与日军第36联队的三天激战中，取得了三战三捷、歼敌800余人的战果。此后，第11师奉命接替友军新编第35师的阵地，并与日军第7联队作战十多天，终于在9月24日因部队损伤过大而离开了武汉会战的战场。

　　11月2日，第11师开赴湖南翁江，开始了长时期的整训。此时师长彭善因家有丧事请假离职，由叶佩高副师长暂行师长职权。鉴于第11师在武汉会战中损失过重的情况，叶代师长首先对补充部队的新兵加强军事训练，并且对全师官兵宣传爱国思想。12月间，11师曾准备开赴前线参加南昌会战。但是在抵达岳麓山后又被调赴后方整训。

　　1939年5月，彭善升任第18军军长，由代师长叶佩高正式接任师长。由于叶佩高并不是出身于黄埔军校的学生，他的接任受到了许多在11师出身黄埔的嫡系军官的抵制。他们认为：11师做为陈诚的嫡系部队，其主官只有黄埔军校出身的干部才有资格接掌，其他军校的人根本不予考虑。但是在抗战爆发后，叶佩高在师长彭善麾下屡立战功，成为彭善离任后接掌11师的理想人选，这个理由暂时使得叶佩高座上了第11师的师长宝座。

　　叶佩高正式接掌第11师师长后，为树立威信，遂亲自深入各团各连队指导部队训练，并要求各团长亲自对所部官兵特别是军官，进行“第11师的历史和传统”的教育，培养他们加强团队精神，提高战斗力。同时，他从连排中选择优秀干部分批推荐他们报考中央军校。虽然11师在叶佩高担任师长时期未参与作战，但是作为师长的叶佩高却为第18军培养了许多优秀干部，并且为11师在今后的战斗中仍能保持优秀人员的素质做出了应有的贡献。

　　叶佩高见11师当时大部分官兵都是师管区、补训处和保安团补充而来，这些官兵缺乏严格训练，素质参差不齐，还带有保安部队和补充兵的积习。为了加强这些士兵的训练，并统一思想作风，提高部队纪律。于是他决定由参谋处拟定计划，并召集全师连以上干部，亲自宣讲训练计划的内容要求和实施要领，要求各级干部拿出打仗的勇敢和智慧，不辞辛苦地把这次全师的训练抓紧搞好，争取在一到两个月内将部队战斗力提高上去。在会议结束前，叶师长宣布成立第11师干部教导大队，他自兼大队长，以示对教导大队的负责。

　　叶将军的这些措施原本已稳定了部属的情绪，但是他却并未料到他所辛苦打下基础，被一位新到任的副师长给破坏了。这位新任副师长姓胡名琏，原本是11师的老干部，官至11师少将团长。淞沪会战时被调出11师担任67师的旅长，此番回11师当副师长就是本着能够接任11师师长的目的而来的。胡琏到任后发现了11师所属各团的团营长与师长叶佩高之间有着某种不和谐的情绪产生，于是他利用了这种关系联合三位团长共同抵制师长叶佩高，并使“11师应由黄埔出身的干部才能带领”的呼声从新滋长起来。这些反对声浪使得18军的老长官陈诚也无法维护叶佩高的地位，终于迫使他于1940年4月离开了11师这支队伍。

　　叶佩高在离开11师后并没有被委以重任，仅挂以第18军军部附员的闲职度日，这对一心想率部抗日的叶佩高来说无疑是一个极大的打击。

　　就在叶佩高处于其军旅生涯的最低谷时，他于六个月后，即1940年10月初，收到了一封其挚友黄维将军的来信。原来黄维已由军校教育处长调任第54军军长，希望叶佩高能出任54军参谋长一职，辅佐黄维。这一喜讯使得叶佩高喜出望外，于是在经过调职申请后立即奔赴云南上任。

　　叶将军到任第54军参谋长后的第一件事就是协助并策划平衡54军所属三个师的战斗力。当时第54军下辖第14、50、198三个师，其中第14师原属第18军序列，是标准的中央军嫡系部队，所部装备精良，官兵素质颇高，极具战斗力；其次是第50师，这个师原为地方部队，后逐渐为陈诚所掌握的土木系所嫡系化，其装备战力略差于第14师；而另一个198师就不像前面两个师那样了。

　　第198师原为湖南省的地方保安队改编而成，其成分大多为湘西农民，因成军不久，兵员素质极差。为了能迅速提高该师战斗力，经由叶参谋长提出，黄军长同意，遂决定将198师的两个建制团分别纳入第14师和第50师，而将第14师和第50师各抽调一团编入第198师。这样不仅使三个师的战斗力达到基本平衡外，还让54军各部之间的人事容易交流，能达到同舟共济、协同作战的目的。同时，也达到了使198师嫡系化的目的。

　　此后叶将军为军长黄维出谋划策，努力提高部队战力贡献颇多。1942年11月，原第198师师长郑挺锋调职，于是军长黄维便推荐了叶佩高参谋长继任第198师师长，使他重又执掌军权。1943年9月，第198师开赴祥云整训。同年12月，该师被纳入远征军编制，并于次年5月作为54军右翼军参加了滇西反攻作战。

　　叶师长率领之198师在滇西的第一仗是负责对灰坡、北斋公房的日军据点发起攻击。该师以592团担负主攻任务，经数天战斗，第592团损失惨重，遂由594团替换攻击。不料594团在进攻时，其团长覃子斌不幸中弹身亡，部队攻击受挫，被迫停止攻势。

　　对于覃子斌团长的殉国，叶师长悲痛万分，在追悼会上慷慨陈词，激励全师官兵奋勇作战消灭日寇，为国争光，为覃团长报仇。随后叶师长亲临前线指挥战斗，士气为之大振。第二天拂晓，第198师再次组织兵力，通过正面猛攻、侧面奇袭的方式，奋勇前进，终于将日军在贡山的重要据点——北斋公房攻克，完成了上级给予的任务。而198师在此次战役中，阵亡团长1人，营长7人，连、排、班长牺牲者近百，损失不可谓不大。

　　在198师主力攻占既定目标的同时，叶师长另以第593团抽调两个营组织特遣队深入敌后，奇袭日军补给点——桥头和马面关。这支特遣队在593团团长廖定藩的率领下于5月16日黎明发动突然袭击，其中第2营夺取了桥头日军据点之粮秣被服仓库；第3营攻击马面关，截获日军的骡马输运队。

　　桥头、马面关的奇袭行动，打开了远征军全局胜利的契机，严重破坏了日军第56师团的后勤补给。但是这一行动也使日军第56师团作拼死一搏，集中兵力对中国军队第20集团军所属各部发动猛烈反扑，第198师在经过一个多月的反击阻击，终于将当面日军击溃，同时亦解救友军预备第2师的危机，并于6月16日协同友军第36师彻底攻占桥头。

　　第198师在桥头捷报后，亦遭受一定损失，部队已呈疲态。然而全师在叶师长的激励下，毅然放弃休整，以惊人的毅力继续向当面日军发起进攻，并于7月初进抵腾冲，加入到围攻腾冲的战斗中。

　　腾冲位于腾冲平原中央，城墙方圆4公里、高约5米，宽约2米，为明代以大青石条快砌成。城内守敌为日军第148联队长主力2025人。

　　7月2日，第20集团军发起攻击命令后，各路部队对腾冲外围日军据点发起猛烈进攻。其中第198师配合友军第116师攻占5830高地，随后又与日军在饮马河发生激战，在肃清城外日军据点后，该师于7月27日加入到攻城战斗中，并于8月6日炸开城墙与友军一起攻入城内。

　　但是由于城内日军火力配置复杂，进攻陷入僵局。叶师长在经过战地侦察后认为腾冲城西北两面地形开阔不宜强攻，遂于8月15日请示上级改变部署，以198师对城南发起攻击。此举收到了极大效果，迅速将城内日军压缩至城西北、东北地区。叶师长则因此一提议于9月1日升任第54军中将副军长。

　　此后，第198师官兵在城内与日军血战40余天，经过反复争夺、白刃肉搏，仍奋勇冲杀，终于在9月14日会同友军将城内日军全部歼灭。然而在这次战斗中，第198师伤亡达6000余人，其中第592团2营5连全连殉国，第593团甚至将团部、营部非战斗单位遍组为杂兵连投入了战斗。

　　第198师在与友军共同收复腾冲后因所部损失惨重，遂由副军长叶佩高率领开赴八莫、遮放地区担负地方守备，并开始长期整训。从此，叶将军离开了抗日战场，再未参加过对日作战。叶将军在率领所部参加滇西反攻的4个多月中，屡立战功，为远征军与驻印军胜利会师创造有利条件。叶将军不仅被升为54军副军长，且获得美国总统杜鲁门的勋章，远征军司令长官卫立煌也提请军委会颁发青天白日勋章与叶将军。其率领之198师亦获得“飞虎旗”一面，以表其彰。当时的腾冲县长张向德在呈报云南省政府《腾冲反攻前后情况报告》中写到：“反攻期间之军纪以第198师为最佳”，这也是对叶佩高在战时约束部队军纪成效的一种肯定。

　　1946年春，国共和谈破裂，内战爆发，其中尤以山东战场之战事最为激烈。此时，叶佩高将军跟随着54军由广州开赴山东，加入到与八路军的战斗中。在经过胶济、胶东诸役后，54军连占高密、平度、安邱、莱阳、烟台、牟平、海阳等地，打通了国民党在胶济铁路的交通运输线。

　　1947年7月，第54军改称为整编第54师，叶将军改任整编第54师副师长。同年8月，整54师主力改称第35军开赴东北作战，留所属整36旅驻胶东，并以叶佩高将军另组整编第54师师部，由叶将军担任师长，担负戍守胶东之重任。

　　叶将军在上任后除维持所占地区的治安外，还将山东保安部队改编为整编第270旅，国防部又调整编第7旅加入序列。叶将军所率领的3个整编旅都是全副美械装备，训练优良，其中尤已整36旅历史悠久，战力最强。然而这些部队人事派系各不相同，加之叶将军非黄埔嫡系将领，使得他在整54师师长任内又遇到了在11师时期的难堪。1948年整54师移防青岛后，第11绥靖区司令官刘安祺为加强自身势力，遂欲将整54师收归己下，于是利用各种矛盾排挤叶佩高，所幸整54师中的主力部队——整编36旅的将领与叶将军关系亲密，且多人为其老部下，始终没能使刘安祺得逞。

　　但是国民党当局在全国各大战场已是接连战败，而国民党内部又呈现如此权利争夺的弊端，遂使叶将军心灰意冷，对前途深感绝望。于是在1948年10月整54师改称第50军后不久即提请辞职，这正中刘安祺下怀，于是立即批准其辞职。

　　叶将军在辞职后前往南京改任国防部中将部员，每天无事可做，只领干饷。不久他移居上海，上海解放前夕，他举家迁往台湾，仍以部员的虚职挂名。终于在1965年被台湾“国防部”宣布退役。1968年，叶佩高携眷移居美国新泽西。其晚年患老年痴呆症，幸得子女孝顺，由其子女轮流照顾。1987年8月31日，叶佩高在其次子叶湘涛家中梦逝，享年86岁。

　　叶将军有子女8人，其中3人为其前妻刘琼花所生，皆留大陆。另5人为其第二位夫人王润支所生，跟随叶将军前往美国定居。

　　叶佩高死后被安葬于美国费城马德兰墓圆。他在台湾的旧属闻得噩耗时，自发组织攥写纪念文章，并汇集出版《叶佩高将军纪念专集》。2002年，他的旧部曹英哲、王楚英等人合著《抗日名将叶佩高》一书在香港出版，以示缅怀和表彰他们的老上级——叶佩高将军在抗日战争中的功绩。