出川抗戰的350多萬川軍，有64萬多人傷亡（陣亡263991人，負傷356267人，失蹤26025人）；川軍參戰人數之多、犧牲之慘烈居全國之首，佔全國抗日軍隊總數的五分之一。
盧溝橋事變爆發時，何應欽正奉命在川康整軍，裁減川軍。一者，為避免其嫡系部隊被裁減，二者，為抗日之民族大計，劉湘主動致電蔣介石請纓出川殺敵。1937年7月底，國民政府在南京籌備召開國防會議。劉湘發言明確反對蔣介石以消滅地方勢力為目的的“攘外必先安內”政策，公開宣佈：“要抗戰才能救亡圖存，才能深得民心；要攘外才能安內。……抗戰，四川可出兵30萬，供給壯丁500萬，供給糧食若千萬石。……四川所有人力財力，均可貢獻於國家。”（郭汝瑰《中國抗日戰爭正面戰場作戰記》）
為調川軍出川作戰，劉湘召集高級幕僚籌商多日，決定將川軍編成兩個集團軍，由劉湘統一指揮：第22集團軍，司令鄧錫侯、副司令孫震，轄41、45、47三個軍（均非劉系部隊）；第23集團軍，司令劉湘自兼，以唐式遵為副司令，轄21、23兩個軍和三個獨立旅〔全屬劉湘嫡系）。為避免川軍被分散瓦解，出川前劉湘向蔣介石提出三點要求：“不分割川軍建制，並由自己整個的統一指揮；各留三分之一的部隊駐守原防；對出川抗戰部隊的裝備、武器要作必需的補充。”蔣一一承諾。因為擔心“我的部隊已大半開赴前方，我自己不去看照，恐將會被蔣慢慢吃光”，劉湘胃腸病此時雖已很嚴重，但仍然堅持親赴前線指揮。第二十二集團軍出發前，劉湘還特別叮嚀鄧、孫：“川軍出去，一定不讓分割建制。北上後，必待全軍和全集團軍集中才渡河；必待川軍全部集中才參加作戰。”
川軍出川后即被分散處置；出川前所承諾的武器、裝備，也未能到位
但事情並不如劉湘所願，川軍出川后，迅速被打散：41、45軍調歸第二戰區閻錫山指揮，李家鈺的第47軍調歸第一戰區程潛指揮，楊森的第20軍則調往淞滬戰場。劉湘的“必待川軍全部集中才參加作戰”的計劃未能實現。劉湘出川前所要求的武器、裝備補充，也未能到位。據時任第22集團軍第41軍司令部高級參謀的胡臨聰回憶，當時川軍裝備極差：“當時各軍部隊的武器裝備極為低劣簡陋，所有步槍十分之八為川造，十分之二為漢陽造，更因使用已久，質量太差，以致大部不堪使用，打一兩槍就搬不開槍機，有的槍上連刺刀也沒有。至於輕重機槍，其數極微，每師多則十餘挺，少則數挺而已。火炮方面，每師除數門迫擊炮外，山、野炮一門都沒有。裝備方面，每人僅有粗布單衣兩套（短褲），綁腿一雙，既窄且短的單被一床，小竹蓆一張，雨鞋兩雙，斗笠一頂。而其所赴之地，則系氣候多寒的黃河附近地區，真是武器不堪殺敵，衣被難以禦寒。”（《第二十二集團軍出川入晉抗戰》，《文史資料存稿選編抗日戰爭》P675-678）而川軍薪晌待遇僅及“中央軍”的一半。
雪上加霜的是，川軍“有個別的旅團長以為中央已答應配換和補充武器，就將部隊中能用的槍提留起來，作為自己失敗後‘重起爐灶’的後路；更有拿廢槍換好槍，逕自私運回家，以致一連之中，僅有一兩隻槍打得響者。至於機關槍一項，一個團或一個旅才有兩三挺；手榴彈每兵只有三四顆；比較有戰鬥力的部隊，還是靠‘背插一把大砍刀’，一切作戰配屬都沒有（如醫藥、救護、兵站、補給……）。”（雷雲仙《川軍第二十二集團軍抗戰在山西》，《文史資料存稿選編抗日戰爭》P679-690）然而當川軍到達西安時，西安綏靖公署主任蔣鼎文拒絕補充物資，並讓他們找閻錫山。閻錫山則推諉說：因山西方面的一切武器彈藥和軍需物資，早已運過黃河儲存於潼關附近，所以在太原實無辦法，拒絕補充。結果僅送了山西造的輕機槍20挺給第41軍作為禮物了事。
川軍在山西：被零星分割成以營為單位投入戰場；後勤不足傷兵被大量遺棄在戰場
川軍第22集團軍進入山西后的情況，與劉湘設想的“必待川軍全部集中才參加作戰”完全不同。川軍“搭乘同蒲路的火車（窄軌），其裝載情況，與隴海路完全兩樣。原來一列車（準軌）至少可以裝載一個團以上的兵力，現在一個團就須分兩列車來載運，遂使部隊剛一進人戰場，就被零星分割為以營為單位了。由於日軍猛撲晉東，娘子關方面吃緊。第二戰區副司令長官黃紹茲急不暇擇，就把一個還在行軍縱列中的第四十一軍，拿來分割逐次使用。”（雷雲仙《川軍第二十二集團軍抗戰在山西》，《文史資料存稿選編抗日戰爭》P679-690）加上“當時各軍師連作戰地區的軍用地圖也沒有一張，通信器材亦極缺乏……敵從何來、番號是什麼、兵力有多少，有沒有配合作戰的部隊，歸誰指揮等，都不清楚。”（《第二十二集團軍出川入晉抗戰》，《文史資料存稿選編抗日戰爭》P675-678）致使川軍不但對敵我態勢不明，就是自己所屬部隊的位置和行動也不明白。加上川軍武器裝備與日軍相差實在太大，因此戰場形勢一片混亂。混亂的程度從第124師第370旅第739團的情況就可以看出來：
“團部和第一營（營長蔡徵）搭乘的列車，半夜到達榆次，就又被攔著給予作戰任務……此時團的另外兩個營，還阻滯在下一趟北開的列車中。團部除了一部有線電話機外，什麼通信器材也沒有，向上級請示不可能。……呂團長即率團部和第一營佔領陣地，連夜趕築急造工事。由於士兵隨身攜帶的工作器具太少、太劣，而這一帶地質又是土少石多，官兵們雖然挖了一個通宵，工事還是不夠使用條件。凌晨八點左右……敵人的炮擊開始了。待到敵兵衝近我方陣地時，我們即靠手榴彈的威力打擊敵人。但我位置一暴露，又成敵炮火的集射目標。兩個鐘頭後，前線的官兵就冒著敵機的轟襲，退下來了！”（雷雲仙《川軍第二十二集團軍抗戰在山西》，《文史資料存稿選編抗日戰爭》P679-690）
更悲慘的是，由於後勤不足，川軍的死傷士兵無法得到救治，甚至糧食都成問題：“第41軍雖然參加了晉東的幾次戰鬥，只因各師、旅、團，都是以平常行軍的態勢，進人戰場，都沒有配屬戰時衛生部隊（如繃帶所、擔架隊……），故在戰鬥中，凡負輕傷、能行動者，就血淋淋地自個兒往後走；凡重傷、或輕傷而不能行動者，多遺棄陣地、或留置陣地後方的臨時收容所，任敵殺戮，棄屍於野，只有待敵去後，靠當地人民出面掩埋屍體。……又如第三七二旅在平定的西郊附近作戰時，先將輜重（官兵的隨身被蓋卷等等）放於平定，戰鬥中負傷的官兵，即送入城內。由於城裡軍民已逃避一空，傷兵無人接運，只好滿城擱置。晚間全旅撤退，數百名重傷官兵，見被遺棄，齊聲痛呼：‘唉！連長！營長！團長！旅長！我們都是四川人啊，跟著您走了這麼遠，就忍心把我們這樣丟下嗎）？’‘唉！弟兄們！我們是同著來打國戰的喲！帶了傷，就不管了嗎？’‘天呀！打國戰就這樣打的呀！”淚隨聲迸，淒厲難聞！其中有的恐落人敵手，於部隊去後就急尋自盡的。當時在行進隊伍中的士兵們，睹景生情，邊走邊哭，甚有痛哭失聲者，也有義憤填膺，大罵；’‘狗日的xxx，這一下好吃空缺了！’翌日敵軍入城，還是見人一刺刀，屠殺盡淨。還有一件事：因為部隊沒有配屬兵站，一入戰場，就缺糧食，官兵生活，雖靠當地人民支持，但亦類於徵發，因而影響軍紀甚大。長途行軍，連餐不得食，弄得官兵飢疲不堪。據第七三一團副團長張則蓀說：‘我在轉進時，硬是餓得住，過榆次，搶購了三塊冷豆腐吃，後來連冷豆腐也得不到一塊了。’”（雷雲仙《川軍第二十二集團軍抗戰在山西》，《文史資料存稿選編抗日戰爭》P679-690）但閻錫山在總結戰役時，卻屢屢指責川軍作戰不力、軍紀太壞，閉口不談川軍所面臨的實際困境。
1937年9月，川軍第20軍在楊森的率領下開赴上海蔘戰。該軍是川軍中最窮的部隊，裝備也最差。據何聘儒回憶：第20軍26師裝備是“一個連僅有士兵八九十人，只有一挺輕機槍和五六十支步槍。有的槍使用過久，來複線都沒有了，還有少數步槍機柄用麻繩繫著以防失落，武器之窳劣，可以想見……”（高華《王銘章殉國與川軍抗戰》）但就是以如此裝備，26師成為淞滬戰役中戰績最優的五個師之一，此足以顯示川軍之英勇。該師官兵在淞滬戰場也付出了慘重代價：“全師4個團長，兩個陣亡。14個營長，傷亡13個，連、排長共傷亡250餘名。每個連留存下來的士兵僅三五人，最多不過八九人……全師4000多人，這場仗打後僅剩下600多人！10月15日，八0四團奉命收復失掉的陣地。團長向文彬率部當夜惡戰，奪回了陣地，但全團官兵，營長只剩彭煥文1人，連排長非傷即死，無一倖免，排長剩下4個，士兵只剩120餘人！向文彬在‘一天中的三小時內，由中校升上校，由上校晉升少將’。”（高華《王銘章殉國與川軍抗戰》）
20軍的其他部隊的戰鬥同樣慘烈，據第20軍第124師第805團團部少尉見習官胡憶初回憶說：“當然我團的傷亡也很大。說來真是駭人聽聞，深約2米的戰壕，在戰爭開始時，人們還要站在踏腳坑上才看得出去，隨後戰壕逐漸被戰士的血肉填滿了，此時死屍堆集竟比戰壕還高，活著的人是用先烈的血肉作掩體，繼續打擊敵人的……全團數千人蔘戰最後只剩下150名官兵，其中很多還是輕傷未離隊的。”（胡憶初《川軍第一三四師在南翔戰鬥中》，《文史資料存稿選編抗日戰爭》
1937年10月，劉湘被任命為第七戰區司令長官，率七個集團軍，另一軍一師一旅共40萬人開赴抗日前線。川軍出川時，被其他友軍視為最爛的部隊，低劣的裝備，渙散的軍紀，個個都像遊勇散兵似的。
就是這支爛部隊，打出了中國的軍威，打出了中國軍魂，更是打敗了不可一世的日軍武士道精神。川軍沒有精良的武器，沒有嚴明的紀律，沒有充足的補給，但他們有一條條敢於自殺式進攻的鮮活的生命，他們有一顆顆滾燙的愛國之心。川軍視死如歸的精神令日軍的武士道精神望而生畏。
川軍可以說自8.13淞滬會戰後，幾乎參加了所有對日的大型戰役，他們是真正的在用血肉之軀在抵擋日軍的現代化武器。8年抗戰，川軍前後出川300多萬人奔赴前線，為前線提供了大量的兵源，其供兵源總量居全國之首，佔全國總供給兵源五分之一以上。300多萬衣衫襤褸的川軍，有64萬埋骨中華大地，川軍——一支永垂青史的隊伍。
每每想到川軍，不得不提四川王劉湘臨終前告慰川軍的那句話“抗戰到底，始終不渝，即敵軍一日不退出國境，川軍則一日不還鄉。”劉湘的這句話川軍是切切實實的做到了。