1933年3月初，駐熱河日軍鈴木服部兩個旅團萬余人，由平泉向喜峰口挺進。3月7日，張自忠、馮子安抵達遵化三屯營，3月9日深夜，趙登禹率聿九旅抵達喜峰口。日軍也增兵，雙方展開激烈交鋒。同日，第38師奉命支援喜峰口。10日，113旅在廬陽城內河橋壹線奉命集結。11日，112旅進駐河橋。12日，黃維綱接到電令，前往三營與馮、張兩師長會合，任命他為灤河右岸等陣地防禦司令。此時，壹壹二旅下轄的劉震三第225團、第223團，只有張宗衡壹營參戰，其余衛士隨著馮玉祥留在張家口保衛馮的安全。自3月初至4月初的壹個月中，112旅為喜峰口戰場總預備隊，負責修築灤河兩岸工事，未參加喜峰口、羅文峪戰鬥。
4月4日，第29軍進行陣地調整，黃維綱為第二防區司令長官，指揮劉振山的25團和趙旅劉景山的218團防守灤河西岸至河心壹段的跨河大橋主陣地，張宗衡營歸佟澤光指揮，壹直在河東警戒陣地。4月7日，喜峰口壹線的日軍在重炮的掩護下，大部步兵向老婆山、童子嶺的佟澤光旅陣地開進，激戰壹整天。後109、112旅各壹部向兩側之敵圍攻，至半夜12時，日軍潰退。
4月10日，馮、張兩師師長又下令於11日夜進行部隊調整，黃維綱112旅225團和童澤光旅226團改防，黃、童交換了指揮位置。4月12日，日軍先後派出壹個旅團約50萬人進攻黃旅所在的警戒陣地。清晨6時許，敵以山野炮十余門，從二道坡集中炮火向童家嶺松樹胡同壹帶劉震三團杜國邦營陣地轟擊，隨後敵機掩護3000余步兵沖鋒，首先攻占童家嶺前哨陣地，緊接著向松樹胡同壹線陣地沖擊。劉震三營長唐率預備隊增援，血戰數小時，激戰五六次，但未能挽回敗勢，至中午時分，敵攻占松樹胡同壹線陣地，向廬陽城二線陣地發起進攻。張自忠率佟澤光旅增援，李九思團長率步兵九連向敵沖擊，敵暫退。下午2時許，敵增兵2000余人，向左翼陣地進攻，官兵們就地抵抗，血戰數小時，肉博沖，互進互出不下十次。下午5時後，雙方形成對峙。
在這次戰鬥中，黃維綱在第壹線督戰，不許部隊後退壹步，並派人燒毀了換防時搭建的臨時橋梁，以示決不後退、血戰到底的決心。這壹天，我軍傷亡軍官35人，士兵五六百人，營長杜國邦身負重傷，二十五團三營九連自連長王雲樓以下全部犧牲。敵因制攻，傷亡亦不少。
雖然有喜峰口、古北口等激動人心的時刻，但由於長城抗戰以失敗告終，《塘沽停戰協定》劃定冀東二十二縣為非武裝區，中國軍隊不得進入。因此，長城抗戰結束後，國民黨政府沒有給抗日將領授勛的想法。直到1935年，華北局勢微妙，國民政府為穩定華北、西北駐軍，特授予當年參加抗戰的宋哲元等四十九名各級軍官青天白日勛章，黃維剛也在其中。其後，不少人撰文稱黃維剛曾獲兩枚白日勛章，其實是壹種誤解，白日勛章並非授予壹人所說的兩枚。誤會的原因是，黃維剛丟失了藍天白雲太陽勛章，成為補發勛章的第壹人。而 "第二枚 "藍天白雲太陽獎章就是傳聞中被補發的那壹枚。
1936年春，張自忠任天津市長。第壹、二旅駐防小站、大沽。七七事變後，7月25日，38師師長張自忠赴北平與日軍談判，天津軍政事務當時主要由李文田負責。27日上午10時，李文田召集天津軍政主要負責人開會。參加這次會議的有：第38師副師長兼市警備司令李文田、第112旅旅長黃維綱、獨立第26旅旅長李誌遠、第38師手槍團團長祁光遠、天津保安司令劉家源、天津保安部隊司令寧登武和市政府秘書長馬彥沖等七人，故稱 "七人會議"！這次會議被稱為 "七人會議"。
會議於1937年7月27日晚10時結束，會議決定利用日軍兵力優勢。會議決定：第壹，趁日軍兵力不足，主動出擊，攻擊時間定在29日淩晨2時。二是選舉李文田為天津部隊臨時總指揮，劉家源為副總指揮，統壹指揮38師和地方保安部隊。三是抽調部隊參戰，保安隊第壹中隊攻打東站（今天津站），由寧殿武指揮；手槍團、保安隊第三中隊和獨立二十六旅壹個營攻打海光寺日軍兵營，由祁光遠指揮；獨立二十六旅和保安隊二中隊攻打天津總站（今天津北站）和東局日軍機場，由李誌遠指揮；武警負責各戰場 武警負責交通引導和疏導；駐防天津較遠的黃維剛大隊擔任總預備隊。四、發動進攻的同時向全國發出抗日通電，電文稱 "日寇日日出兵，處處挑釁"，"我國為民族存亡圖存，立即應戰，誓與津城***共存亡，浴血抗日，義無反顧"。天津《益世報》7月29日全文刊登了這封電報。
據時任壹壹二旅二十四團團長的張宗衡介紹，二十四團三營奉命於28日夜開赴天津作戰。駐固壹營派出壹個排的戰士渡河趕往軍糧城。摧毀北寧道鐵軌，阻斷日軍運輸。29日淩晨，天津戰役打響。淩晨3時，海河水面的日軍軍艦和海河大堤上的20余門大炮，突然轟擊守衛大沽口的黃維剛旅陣地，並猛轟大沽炮臺和船廠。隨後，敵十余艘登陸艇渡過海河，企圖登陸攻占大沽口鎮。第壹旅和第二旅官兵奮起反擊。日軍的炮擊壹直持續到下午天津戰役結束，112旅作為總預備隊，因此無法進城支援。
7月30日，壹壹二旅到達小站集中。7月31日在小站休整。8月沿北堿河經馬坊至大城防禦。
8月初，日寇分水旱兩路向小站進攻。壹路由馬坊減河逆水，從東面進攻小站。壹路乘汽車，從北面直撲小站。由於小站無法防守，黃維綱接到情報後，將部隊向西撤退八裏，到小站西側隱蔽待敵。午夜時分，黃維綱大隊突然回師，帶著小站人捐門板上了濠溝，揮刀沖進小營盤，將駐守小站鎮的日軍50余人全部殲滅。隨後，部隊撤至山東東阿、平陰壹帶。此時，第38師奉命擴編為第59軍，黃維剛升任第38師師長，不久為支援石家莊作戰，他率部西進至河北省廣平縣，與邯鄲東進的日軍遭遇，黃即率部迅速展開，給日軍以迎頭痛擊，殲敵400余人，繳獲大量作戰物資，日軍倉皇逃回、2月，日軍為打通尖莊線，企圖南北夾擊徐州。徐州、淮南明光、池州、定遠等地相繼失守，日軍又強渡淮河，河北的小蚌埠、曹老界也被攻陷。38師奉命增援淮北，部隊行至固鎮與北上日軍相遇，黃維綱部迅速向日軍發起猛烈攻擊，並乘勝收復了曹老集、小蚌埠，迫使日軍退回河南。3月初，日軍板垣師團圍攻臨沂，戰局吃緊，38師團為支援前線，壹晝夜行軍180裏，於3月12日趕到臨沂城郊。為了捕捉戰機，38師沒有休息，當晚渡過沂河，以迅雷不及掩耳之勢，插入板垣師團後方，避開優勢裝備之長，采用夜戰、近身肉搏戰術、在佛房頭、沙嶺子、獨樹頭、大小太平、許家太平、陳家太平等6處，突入敵陣地，血肉橫飛，壹夜殲敵2000余人，日軍放棄攻城。月13日、14日，沂河兩岸雙方屢次殺出，犬牙交錯，激戰不休，在3天的激戰中，共殲敵5000余人。38師排長、連長因陣亡幾乎換了壹遍，營長也犧牲不少人。3月15日，黃維綱親赴前線，連夜投入戰鬥，光著背指揮戰鬥，激戰至16晝夜兩點，被譽為 "鐵軍 "的板垣師團。"板垣師團 "再也無力抵抗，丟下千余具屍體，倉惶退到臨沂以北50裏的湯頭。中國作戰部隊，追至東官屯、白塔、魯村與湯頭之敵對峙。3月19日，38師奉命進駐費縣。3月19日，38師奉命進駐費縣。在得到板本旅團的增援後，湯頭之敵卷土重來，再次向臨沂發起進攻。在臨沂城西北，向敵側翼發起攻擊，日軍亦全力反擊。38師在毫無招架之力的情況下，前仆後繼，浴血奮戰，雖傷亡慘重，但士氣旺盛，個個奮勇向前，以血肉之軀，奮戰到3月31日，敵人支持不住，潰敗北逃。前後兩次臨沂戰役，殲滅板垣師團和板本旅團過半，使其不能前進，為日後臺兒莊大捷奠定了基礎。這兩次戰鬥，黃維綱率領的第38師（轄3個旅），每次戰鬥都是首當其沖，犧牲慘重，戰前15000人，戰鬥結束時只剩下不到3000人。
1938年9月，38師轉移到河南信陽地區整編。此時，日軍分五路進攻武漢、土宜昌。其中壹路由安徽合肥、六安犯河南潢川、固始、商城，38師被部署到潢川阻擊西進之敵。該師112旅在潢川東春江集與日軍遭遇，經迎頭痛擊，將敵扼殺於潢川東地區。此時，左翼的第38師、右翼的第180師，從澧水至淮河，沿渫水左岸阻擊日軍前進，使其多次進攻未果。第38師奉命向孝感、花園、安陸至京山、天門轉進。1940年5月，在隨棗戰役中，由黃琪翔部（第十壹集團軍）、湯恩伯部（第三十集團軍）、張自忠部（第三十三集團軍）分別擔任正面和左右翼的戰鬥。唐部為保存實力，開戰後不戰而退。棗陽暴露在敵人面前，張自忠率領的74師手槍營和騎兵壹部，5月16日被日軍包圍，在激戰中，由於實力懸殊，張自忠為國捐軀。5月17日，38師便衣隊與張自忠副官馬曉堂遭遇，得知張已犧牲後，黃維綱派便衣隊用短槍將張自忠的遺體搶回。
1940年5月22日，馮子安繼任總司令，五十九軍將領安撫，報李文田為集團軍副總司令，張克俠為參謀長，黃維綱繼任五十九軍軍長。在湖北荊門縣安家集召開的五十九軍軍長以上軍官會議上，黃維綱說：總司令為國家、為民族英勇獻身，我們要按照總司令的旨意，在抗日戰爭中繼續立功，為總司令報仇，加緊整頓部隊，準備同日本侵略者再戰。這次與蘇、棗戰鬥，歷時30余天，日軍留下屍體5000余具，馬匹和裝備不計其數。日軍占領蘇、棗、襄、範、南陽的企圖破滅。
1940年8月 在河南浚縣桑莊整訓的第59軍為五戰區預備隊，歸總司令孫連仲指揮。1940年9月 黃維綱率部參加宜昌反攻。1941年 黃維綱率第59軍參加豫南鄂北會戰。8月，日軍約壹個旅團的兵力從花園地區向唐河、南陽進攻，第59軍奉命在南陽以北地區阻擊敵人，經過壹晝夜激戰，第59軍被送到南陽地區。59軍奉命在南陽以北地區阻擊敵人，經過壹天壹夜的激戰，取得了南陽大捷。自 "七七 "事變抗戰以來，黃維綱軍長跟隨張自忠將軍南征北戰，很少離開部隊，以致積勞成疾，生活不能自理，1942年，上級派專機接他到重慶治病，馮玉祥將軍聞訊後，經常背著糧食到醫院看望，可見對黃維綱將軍的重視。據張克俠日記記載，1943年6月23日接到六戰區通知，軍委會將在鄂西恩施召開檢討會，各集團軍總司令、軍長參加，馮安之、黃維藏均稱病缺席，由張克俠等參加。7月3日，蔣介石召見克文，"蔣問馮總司令、黃軍長到時有何話說？"蔣介石這才問馮、黃到時有何話說，並告訴他們這次沒有完成任務，今後要切實努力，檢查成績。又問起黃的病，黃的病說如果需要藥，他會供應......"。這說明黃氏之病已驚動多時。這說明黃的病已經驚動了最高統帥。
待黃維綱病稍痊愈，繼續到前線參加軍事訓練和戰鬥，直到病情加重，突發高燒昏迷，經搶救無效，於1943年8月3日不幸犧牲在湖北南漳抗戰前線安家寺金華寺保衛戰中，時年四十六歲。據《三十三集團軍報》七七周刊專版記載 "吳迪吉參謀長等電報黃軍長逝世：米總司令馮東佑電算達職軍黃軍長前壹周患感冒，此日感染惡性瘧，......，入夜八時，體溫升至41度半，九時升至41度8，十時驟升！臆想癥，癥狀嘔吐、呼吸困難、脈搏散亂，延至十壹點二十五分死亡。"
將軍遺體途經烏鎮、宜城、襄樊、老河口至鄧縣，沿途受到駐軍和地方各界的隆重悼念，在老河口受到戰區參謀長徐祖詒代表省長李宗仁的表彰。當時，黃將軍沒有兒子，他的嬰兒只有兩歲。時任五十九軍軍醫、也是黃維庠同鄉的黃維銓先生陪同護送靈柩，壹路上連聲道謝。是年冬，葬於河南項城原。隨棺有日軍佩刀壹把，由他批註的《孫子兵法》，馮普祥將軍贈金筆、手表各壹。當時，國民政府予以嘉獎，晉升為陸軍中將，並將他的生平事跡廣為傳頌。