1931年九·一八事變後，馬占山代理黑龍江省政府主席。蘇炳文支援馬占山將軍抗日。當時將其駐滿洲裏的步兵團調到嫩江橋，協助馬占山作戰，抗擊日軍。蘇在海、滿一帶積極進行抗日活動，首先成立學兵連，收容有誌青年學生百餘人施行軍事訓練；繼之成立步兵第九團，擴充抗日隊伍；還以留德學兵工的劉紹複為領導，將沈陽兵工廠流亡的技工與青年百餘人，成立製造手榴彈、地雷等的兵工廠。凡由淪陷區逃來的愛國誌士，均歡迎接待，安置在救國後援會工作，頗得人心，但深為日偽仇視。日偽迭次邀請蘇到黑龍江省城齊齊哈爾開會，亦拒不前往，日偽威脅利誘俱歸失敗。
1932年10月1日蘇炳文在海拉爾高舉義旗，正式宣布就任東北民眾救國軍總司令，通電中外，在嫩江西岸堅守陣地，誓死抗日。日偽部隊屢次進犯，均被擊退。敵遂用數倍之兵力，陸空協同大舉進攻。其步兵第一團高峻嶺團長率部對進犯之日軍迎頭痛擊，日軍傷亡數十人始稍後退。次日日軍增兵千餘人，步炮聯合向我陣地猛攻，敵機轟炸我陣地，激戰兩晝夜，高團長背部及右臂負重傷，中校團副唐忠信、少校團副孔慶麟同時負傷，第二營營長楊傳緒陣亡殉國，連、排長傷亡者十餘人，士兵傷亡數百人，但士氣旺盛，視死如歸。蘇炳文亦親臨前線指揮作戰，並慰問傷員，鼓舞士氣，敵愾同仇。
11月中旬嫩江封凍，日軍以鬆木直亮第十師團為主力，以股部騎兵旅團為先鋒，附以裝甲車、坦克，並以飛機助戰，向我嫩江西岸陣地大舉進攻。我軍於富拉爾基一帶陣地激戰數日傷亡慘重，乃轉移至朱家坎、腰庫勒二線陣地，並將前方鐵路破壞。蘇炳文的這支抗日部隊，在北大荒轉戰於冰天雪地之中，孤軍奮戰，終至彈盡糧絕。迫不得已，於1932年12月4日夜，蘇炳文率領軍民4000餘人，由滿洲裏退入蘇聯境內。日軍迭向蘇聯交涉引渡，蘇聯引用國際法，嚴詞拒絕。
1933年2月，中蘇兩國政府商定，蘇炳文所部分三路回國：第一路是隨軍撤退的民眾於1933年2月17日夜乘專車離多木斯克經海參崴換乘智利無恙號輪船，3月16日抵天津塘沽轉北平，由北平市政府安置工作；第二路除高級將領外，編成東北民眾救國軍第二旅，旅長吳德林被留下(蘇炳文將軍擬隨行未能如願)，2月22日離多木斯克，3月8日抵新疆塔城，4月初到達迪化(烏魯木齊)，參加新疆之保衛與建設；第三路蘇炳文與馬占山、張殿九、李杜、王德林、孔憲榮等將軍由歐洲回國。4月14日蘇炳文、馬占山將軍等20餘人離多木斯克，經莫斯科、波蘭於4月18日上午9時抵柏林，中國駐德公使劉文島同全體館員、留德學生及僑胞等多人到站歡迎。
1933年4月11日張學良出國，抵意大利羅馬後，電邀蘇炳文、馬占山、李杜前往晤敘。蘇炳文等3人抵羅馬，與張學良聚會3日，國破家亡異域相逢，不禁唏噓。張學良對蘇等說：“我不能久居海外，不久即將回國抗日收複東北失地，你們趕快回國，重整旗鼓，以期再戰。”蘇炳文馬上唯命是從。
七·七抗日戰起，蘇炳文屢次請纓殺敵，均未如願。1938年5月蘇被任為重慶國民政府軍事委員會軍事參議官，8月任軍委會戰區軍風紀巡察團第三團主任委員，巡視鄂、贛、湘、桂等省。其實這也是走形式，沒有效用。1940年1月該團撤銷，蘇炳文隱居重慶。
抗戰勝利後，蘇炳文隨國府迂回南京。1946年3月回北平省親，國民黨當局認為蘇不滿現狀，思想異動，於4月以南京國民政府名義命令蘇炳文退休。
1917年秋，蘇炳文歸新民故裏，籌備資金創辦集體工廠，以維持生活。1948年春，衛立煌電請國民政府委蘇炳文為東北“剿總”司令部總參議。當錦州解放、遼西兵團崩潰之時，蘇炳文與第八兵團司令官周福成過去有隸屬關係，策動其部隊起義，奠定和平。彼因環境困難，未克如願，為避免雙方犧牲，糜亂地方，塗炭人民，損失物資，破壞工廠起見，決定停止作戰，放下武器，自動投誠。11月1日蘇炳文偕周福成離開中國銀行之司令部，至世合公銀行休息，2日赴解放軍報到，轉至將官招待所。7日林彪司令員、羅榮桓政委等於鐵路賓館設宴招待。經過5個多月的學習，對中國共產黨領導的新民主主義政體有了深刻的了解，雖是衰朽之年仍願為人民服務。
蘇炳文經過學習後回到北京家居，奉養老母。1954年春，周恩來總理邀請蘇炳文為全國政協委員，每月工資200元。1954年11月為中國人民政府第三屆委員，是年12月周恩來總理又邀請蘇炳文任黑龍江省體委主任。1955年3月到哈爾濱任省體委主任，同時為黑龍江省第四屆人民代表。蘇炳文舊地重臨，努力工作，鞠躬盡瘁，以資圖報。1956年4月於哈爾濱加入民革，後為民革黑龍江省委員會副主委。1958年調任黑龍江省人民政府參事室參事仍為省政協委員。