1941年1月6日，“皖南事变”发生；同月17日，发表《誓为皖南事变殉难烈士复仇》一文；同月24日，发表《纵谈皖南事变——答记者问》的谈话；同月28日，八路军四纵队奉命改编为新四军第四师，任师长兼政委。2月10日，汤恩伯率十万反共顽军大举进犯豫皖苏边区，彭雪枫指挥四师进行长达三个月的反顽斗争；同月11日，致函顽军头目李仙洲，敦促其悬崖勒马；同月18日，致函阜阳县警备司令廖运泽，呼吁团结抗战，揭露何应钦利敌误国的罪行。

    1941年4月2日，发表《为征公粮告淮上父老绅耆书》；同月19日，顽军一二四师四二五团团长陈锐霆率部举行战场起义；同月22日，四师三十二团在大小营集反顽战斗中失利；同月24日，发表《告南阳同胞书》。号召顽军中的南阳同胞拥护抗日的新四军，反对汤恩伯打内战的阴谋；同月25日，华中局和新四军军部五月五日，奉命率四师主力撤离路西进入皖东北根据地。

    1943年3月17日夜，率部参加山子头自卫反击战，是役大获全胜，活捉苏鲁战区副司令长官、江苏省主席韩德勤，击毙顽军头目王光夏及独立第六旅旅长李仲寰；同月29日，陈毅、张茜、范长江到半城；同月30日，为争取韩德勤共同抗日，与陈毅对韩德勤进行了有理、有利、有节的面对面的斗争，根据抗日民族统一战线政策，处理了韩德勤事件，将韩礼送出境。

    1944年1月1日，发表《一年来的军事工作》一文；1月19日，在朝鲜独立同盟第二次盟员大会暨朝鲜义勇军华中支部成立大会上作《中韩两民族携手并肩作战》的演说；同月29日，对四师直属部队作《我们是政府的卫队和老百姓的护兵》的报告。

    1944年8月15日，率四师主力五个团在泗洪县半城镇大王庄举行西征誓师大会，冒暑西征；同月23日，指挥部队首战肖县西南的小朱庄，击毙顽军纵队司令王传授及其官兵三百余人，俘敌一千三百人，并争取了吴信荣部起义，首战告捷。

    1944年9月上旬，率部继续西进，涤荡各地顽军，基本上收复了豫苏区八个县的地区；同月10日，围歼夏邑县八里庄顽军李光明支队，战斗进行得十分顺利，至11日，全歼顽军一个支队，俘支队司令李光明等千余人。是役，彭雪枫同志亲临前线指挥，不幸中流弹牺牲，时年三十七岁。