1939年12月，第三军唐淮源将军回滇奔母丧，寸将军代理军长职指挥作战，在中条山小岭阵地争夺战中，亲自指挥作战，血战九昼夜不下火线，击毙日军大队长江岛，联队长重松受重伤，击毙日军3000余人。

1940年，日军在《冬季作战教训》中检讨小岭战役惨败时称：皆因“中国军第三军战力顽强和机动果敢，不能把握战机所致。

1941年，日军第三十六师团、第三十七师团重兵进攻第三军第十二师。第三十七师团二二七联队上田胜大佐率日军进攻，在张家坪，寸将军指挥伏击，击毙日军上田胜少将（日军大本营追授），在整个战区中国军队处于劣势，但寸将军仍能在战役困局中，歼灭日军二二七联队主力。

第三军顽强战力尤其令日军惧怕，而日军在13次进攻中条山失败之际，更畏称寸将军为“中国战神”。

1941年5月，日军秘密集中10余万精锐主力，使用大量飞机、大炮，对中国军队阵地发动突然袭击。寸性奇指挥第十二师顽强抵抗，他们用简陋的步兵武器打退敌人多次的疯狂进攻，双方多次展开白刃肉搏。当时，天降大雨，山路泥泞，加上日军飞机严密封锁黄河各渡口，使后方援军弹药无法迅速补充。日军连续进攻，突破第十二师左邻友军王家窑头阵地，双方战线犬牙交错，相互混战，中国军队因孤立无援，渐处劣势。此时，寸性奇奉上级命令，率部突围来到樊家沟。5月10日，向五福涧前进，不料刚至张家坪，与日军大队遭遇，双方短兵相接。肉搏战后，中国军队退守大任坪，再由架桑夺路出击。

5月11日晚，被日军重兵合围，第三军军长唐淮源深知危局难挽，鼓励官兵与中条山共存亡，战斗到底。寸性奇听后，厉声对其部下说：“诚如军长言，吾侪今日惟奋力杀敌耳！枪在手，剑在腰，不令为贼服也。济则为国争光，不济以死继之。”

5月12日，日军攻陷中国军队左翼水谷朵高地，寸性奇亲率奋勇队与敌人搏杀，不幸胸部中弹，这时他已得知军长唐淮源壮烈殉国的消息，悲痛万分，仍强忍伤痛，大呼杀贼，率军冲向敌阵。

5月13日晚，寸性奇右腿被日军炮火炸断。他以重伤之躯，率余众数十人突击至毛家湾，再次遭遇日军重重拦截。交战中，他左腿被炸断，血如泉涌。此时，他却要求团长黄仙谷等突围快走，“我腿已断，不必管我。我决心殉国，以保全国格人格。”言毕，用最后的力气拔剑自杀。在场官兵无不泪如雨下，虽强敌即至，但无一离开，全部陪伴寸性奇壮烈牺牲。

寸性奇到上海迎接孙中山返广州，成立大本营。因讨伐陈炯明有功，被孙中山任命为大本营中将参军、中央直辖宪兵司令。孙中山逝世后，又被任命为国民革命军第三十一军军部参谋处长，参加北伐战争。

1923年3月12日，由孙中山亲自授衔为大本营中将参军及中央直辖宪兵司令。 因其得孙中山信任，亲赐中山剑予寸将军，此为国民革命军高阶将领中获得中山剑仅有的数位。在北伐后寸将军降衔为少将。

1937年，保定战役时，作为第十二师第六十八团（独立团）少将团长，在涞源以一团之兵力阻击日军坂垣师团，援救出被困在涞源的友军。作为军中元勋， 素为蒋介石所看重，被蒋誉为：抗日军中一虎将。抗战期间，蒋多次电请寸将军赴渝到中央陆军大学将官班进修，以使其成为嫡系高阶将领，但为寸将军所婉拒。寸将军殉国后，国民政府军事委员会追赠陆军中将。在云南省档案馆查到寸将军生前即为陆军中将相关证据。

国民革命军抗日阵亡将士《荣哀录》载：寸性奇虽为师长，却无官架，常一身蓝布衣，食只二三小菜一汤，乐访士兵疾苦，士兵反映问题，立即解决。并特别强调，他的师“经理情形与他师不同，财政公开，一文不贪。”所到之处喜与百姓往来，主动解决百姓困难，士兵有骚扰群众则严加惩处。在驻守中条山的四年中，守必固，攻必克，为第三军主力。

寸性奇师长和第三军全体阵亡将士追悼会上，挽幛祭文千余幅。蒋介石的挽联是：百战功勋著河山，双忠大节壮中原。横额为国民政府主席林森题挽：为国完忠。云南大学副校长、全国政协委员、云南政协副主席、民盟云南省主任委员寸树声誉为寸门虎将。

1937年，获国民政府军事委员会颁发“云麾勋章”一枚。

1940年，获国民政府军事委员会颁发“陆海空甲种勋章”一枚，褒字1373号。1985年，由寸性奇将军之子寸品德上校捐献至中国人民抗日战争纪念馆。

1942年3月27日，国民政府特以1454号褒扬令明令褒扬。

1943年，其父寸大进老先生恨自己已经88岁高龄，已经无力报国，遂绝食而亡，死后双目不瞑。

1986年5月10日，中华人民共和国民政部颁发《革命烈士证明书》。

2014年9月，名列第一批著名抗日英烈和英雄群体名录。