1937年7月，抗日战争爆发。是年冬，彭升任五五七团上校团长，率部开赴抗日前线。翌年先后参加台儿庄战役和武汉保卫战，立战功。1938年秋，升任九十三师二七九旅少将旅长，率部与日军血战多次，所部损失惨重，奉调撤回湖南衡山整补。后升任九十三师少将副师长，兼政治部主任。1939年11月，参加广西昆仑关战役，以奇兵突袭，击溃高峰隘之日本侵略军，以尖兵包抄敌后，迫使日军仓惶逃跑，缴获大批武器辎重。
1942年3月，奉命率部随中国远征军赴缅旬与英国军队协同对日作战。在雷高、莱列姆及景栋等地，歼敌千余人，缴获大批军械马匹。翌年春，参加泰日联军的泰军派员乞和，彭佐熙率代表团与之谈判，迫使泰方妥协，同意每星期一将日军行动、驻地和兵员情况绘图提供九十三师师部。远征军总部据此情报，出动空军轰炸，重创侵缅日军。1945年初夏，彭升任九十三师师长，随即奉令率部回云南戍守边疆。9月，抗战胜利，率部入老挝接受日本投降。
1986年1月12日，因病在台湾去世。享年86岁。
