En agosto de 1937, Chen Ziying participó en la batalla de Songhu. Después de que el comandante del batallón muriera en batalla, se le ordenó actuar como su segundo y liderar las tropas para mantener sus posiciones sin temor a enemigos poderosos. En la batalla final, permaneció fuera de la línea de fuego durante siete días consecutivos y recuperó su posición nueve veces. Todo el batallón sufrió numerosas bajas y él recibió dos disparos en la pierna izquierda. No hay anestesia en la operación hospitalaria y el médico excava en busca de la bala sin gemir. En el otoño de 1938, se recuperó de sus heridas y fue dado de alta del hospital. Se desempeñó como teniente coronel y comandante de batallón del 71.º Cuerpo de Equipaje del Ejército, y pronto fue ascendido a subcomandante del 264.º Regimiento de la 88.ª División. En el invierno de 1940, dirigió a sus tropas para infiltrarse en áreas ocupadas por el enemigo para realizar reconocimientos y se apoderó de un vehículo de suministros japonés y una gran cantidad de suministros militares. Esto conmocionó a todo el ejército y fue ascendido a jefe del regimiento suplementario. Dirigió muchas veces nuevas tropas para complementar las líneas del frente de la Fuerza Expedicionaria de Yunnan.
Tras la victoria de la Guerra Antijaponesa, Chen Ziying fue nombrado líder del Quinto Cuerpo de Oficiales de Chongqing. En 1946, fue transferido al comandante del distrito de Xinjiang Dihua, en quien confiaban en gran medida Zhang Zhizhong y Tao Zhiyue. En el verano de 1949, se desempeñó como general de división y subcomandante de división de la 298.ª División del 118.º Ejército. El maestro Fu Biren condujo a sus tropas desde Xiangxi y Hubei a Sichuan y se dirigió a las afueras de Chongqing para rebelarse. Se le ordenó recibir el ejército de Pengshui y establecer a su familia en Chongqing, pero no se mudó con el ejército. Posteriormente, participó en la clase general de la Universidad Política y Militar del Suroeste y obtuvo la condición de desertor.