除了執行偵察、暗殺和情報等方麵的任務，軍統也擁有自己的武裝力量——“忠義救國軍”，在第三戰區的敵後戰場上經常能見到他們的身影。
抗戰進入持久戰階段後，日軍意識到侵華戰爭無法在短期內結束，於是製訂“以戰養戰”的策略，想盡辦法由點線的控製擴大到鄉區的麵；對於占領區內遺留的礦產和工業進行修複並擴建，試圖用這些物資維持侵略消耗。假若日軍的企圖得以實現，將對中國的抗戰形勢不利。於是，軍統局曾經組成一支有一定規模的遊擊部隊，並呈報給軍委會，軍委會給予“忠義救國軍”的番號，受軍統局直接指揮。敵後的行動爆破隊也被設立，主要用於破壞敵人的交通運輸與可利用的礦業物資，影響其物資供應，削弱其軍事力量；襲擊日軍鄉鎮據點，暗殺其長官頭目，打擊敵人士氣，使得他們隻能放棄鄉村並龜縮到城市裏去，從而無法全麵控製一個地區。
此時，國民黨統治區域內也出現了很多困難，由於被日軍壓縮在西南一隅，交通不便、生產失調、物資匱乏和物價上漲的現象極其嚴重。麵對這一經濟流弊，國民政府先後設立了軍委會交通運輸監察處和財政部緝私署等機構，希望能夠解決經濟問題，在保障運輸功能的基礎上，維持物價的平穩，但效果卻不明顯。經調查發現，一些奸商汙吏置國家危難於不顧，相互勾結囤積居奇者有之，利用職權走私牟利者有之，完全架空了政府的經濟政策。在這種情況下，軍統也擔起監護軍備、緝拿走私、疏通貨運和豐富物資的任務，堅決打擊了一批官商豪紳，扭轉了局麵，一定程度上維護了經濟的穩定。
1945年8月日本宣布無條件投降後，國民政府命令漢奸和偽軍維持淪陷區治安，等待國民黨軍隊前去收編。9月，在全國人民要求嚴懲漢奸的呼聲中，軍統局決定順應民意，抓捕南京、上海和北平等主要淪陷城市的漢奸。
經過一係列的周密研究，軍統局決定采取“誘捕為主、強捕為輔”的方針，以求不費一槍一彈將漢奸一網打盡。9月20日，抗戰後的第一個中秋來臨，戴笠以個人名義邀請數百名原汪偽政府的高官和將領參加中秋賞月晚會。在晚會上，戴笠發表了一番穩定人心的講話：
八年抗戰，現已勝利，在座的不少人在抗戰期間出任偽職，這當然有各種原因。從今天起，隻要能立功贖罪，政府寬大為懷，既往不咎……解決漢奸問題，政治重於法律。要相信蔣委員長，要相信政府。
戴笠的講話實際上是緩兵之計，但漢奸們喜出望外，一顆懸著的心終於放下，紛紛報以熱烈的掌聲。3天後，戴笠又把這些漢奸請到設在愚園路公館大院的軍統局，一舉拿下。
軍統在華北的肅奸行動更為迅速。1945年12月5日下午，戴笠故技重施，以個人名義邀請所有原北平偽政權的軍政要員出席晚宴。正當漢奸們彈冠相慶，以為從此高枕無憂之際，戴笠拿出蔣介石親自審定的漢奸名單，將登記在冊的漢奸們予以抓捕。除曹汝霖等不在蔣介石名單內的漢奸外，絕大多數漢奸均被關押起來，等待法院的審判。與此同時，其他主要城市的肅奸工作也在軍統的布置下按時完成。
1945年9月至12月的4個月內，軍統局逮捕漢奸疑犯4 291人，其中，移送司法機關或交由軍法審判的有334人。至此，軍統圓滿完成了肅奸工作，這也是軍統在抗戰期間執行的最後一項任務。
在八年抗戰中，軍統特工與日軍展開一係列的偵察與反偵察、突襲與反突襲的鬥爭，死傷眾多。據戰後的相關文獻資料顯示，抗日戰爭期間，僅軍統正規編製的4.8萬人中，就有1/3以上殉國，達1.8萬人。編製外犧牲的特工為數更多，以軍統下設的別動隊為例，這支從事敵後遊擊戰、有著近10萬人的部隊，在抗戰中犧牲了3萬餘人。光統計這兩項，軍統殉國人數就超過5萬人，這還不算軍統外圍的忠義救國軍和抗日鋤奸團。
驚天大刺殺
蔣介石萬萬沒有想到自己的一個意外決定，居然避開了一場驚天動地的刺殺。他更加沒有想到，日本人為了要炸死自己，寧可冒著得罪英國的風險。
1937年8月26日下午，在南京通往上海的滬寧公路上，一輛懸掛著英國國旗的汽車正在緩緩行駛，車內的乘客正是英國駐華大使許閣森。當車子行至上海附近的嘉定路段時，兩架戰鬥機從空中俯衝下來，朝著這輛汽車展開進攻。密集的子彈將汽車打翻，坐在後排的許閣森背部和肝部中彈，倒在血泊之中。隨從連忙為許閣森進行簡單包紮，隨後將他送往滬西宏恩醫院進行緊急搶救。經過觀察後確認，這兩架攻擊英國大使的汽車的戰機，正是日軍的零式戰鬥機。