后来，则自组战地写生队，任队长，其足迹遍及正面战场，并到过敌后抗日游击区，全面且真实地反映了国共合作抗战的情况，曾为毛泽东、朱德、周恩来、邓颖超、贺龙及马占山、冯玉祥、李宗仁、卫立煌等军政要人画像，获被画者签名认可，而且沿途举办百余次战地写生展览。

1939年，在重庆发起中国抗战艺术出国展览筹备会，出任总干事，于1940年将应征作品运往苏联，参加在莫斯科举行的“中国艺术展览会”。

1940年2月和10月应邀两度赴延安访问，曾在鲁迅艺术学院举办过“战地写生队写生画展”。当时，艾思奇观展后，视其为中国美术发展的方向。

1942年，在战时的“文化城”桂林开个人画展时，得到作家茅盾、画家徐悲鸿的赞赏。其作品因被包括美国《亚细亚》杂志在内的众多中外报刊发表，故颇具影响。

1944年，准备出国展览前夕，在四川万县和重庆连遭汉奸特务两次暗杀未遂。终于同年中秋前夜，在“雾都”重庆神秘失踪，时年仅36岁。

传世名作有：中国画《神枪手》、《鄂尔多斯游牧记》、《哈萨克牧羊女》；素描《毛泽东画像》等。

出版著作有：《蒙边西北画刊》（上海时代图书公司，1933年）、《察绥西蒙写生集》（天津大公报社，1937年）。

1937年3月，沈逸千在南京举办“援绥艺展”，声援傅作义将军和他所率领的英勇抗战的将士。《运粮图》即是本次画展中的一幅作品，反映了为前方将士运送公粮的场景。

田汉观看画展之后，欣然题诗：“烽烟处处忍凝眸，此是存亡危急秋。一队毛驴千石麦，粮官昨日过包头。”又以《一个有远志的艺术家》为题，热情地写道：“沈先生一开始就是把艺术服务于国难的。”

沈逸千的遗作《神枪手》在上海美术馆，参加“永恒的回忆——纪念中国人民抗日战争暨世界反法西斯战争胜利60周年京沪美术作品联展”，被布置在经典作品之首位，引起一阵轰动。

当年，沈逸千作为“三十年代成名画家中之佼佼者”（香港《明报月刊》），完全可以安稳地留在后方，躲进象牙之塔，以画为生，过着悠闲舒适的生活。但他却义无返顾地选择一条艰辛的艺术救亡之路，冒着敌人的炮火前进，从而成为“抗战绘画第一人”。在当时，剧作家田汉、阳翰笙和画家徐悲鸿、潘玉良等人都对他赞赏有加；于右任、冯玉祥、邵力子、沈恩孚、胡厥文等社会名流纷纷在他的画上题词、赋诗。现据昔日抗日漫画宣传队队员黄茅（又名蒙田）先生回忆：“在当时来说，像他那样以最大的热情投入为国家民族战斗的第一线并以自己的艺术作为战斗武器的艺术家，几乎难以找到第二位。”而作家茅盾则在1942年写下的《对于逸千画展的感想》一文中明确地指出：“在文艺工作者之中，他是走路最多、走得最远的一个人。……在前方抢救下血淋淋斗争的史料，带给后方民众看。他是用他的画笔联系了前方和后方的。”其实，在沈逸千的遗作背后均隐藏着一个故事。就拿《朱德画像》来说，尽管其作者与八路军朱德总司令于1937年在山西战场上仅一面之缘，然而，当沈逸千1940年在延安举办战地写生画展的时候，朱德还是不顾空袭警报的威胁，亲自前往观展。沈逸千没有错失良机，迅速地为朱德绘成这幅惟妙惟肖的画像，朱德则颇为满意地在该画像上签了大名。

而在抗日战争中的正面战场上，他在1941年深入被日军称为“山西战场之盲肠”的晋南中条山写生时，曾为第一战区第五集团军第三军第十二师寸性奇师长画过一像。不久，寸将军便在中条山战役中壮烈殉国了。而烈士的签名画像则随战地写生队的画展，在各地供观众瞻仰。《卫立煌将军像》亦是那年所作，画家用毛笔以寥寥数笔勾勒出身为第一战区司令的虎将形象。由于其画技令人折服，因此，在这幅画上便留下卫立煌的亲笔签名。上述两幅画像均为“文革”劫后余生之作，更是第二次国共合作的珍贵史料。

令人欣慰的是：沈逸千先生的 遗作《鄂尔多斯游牧记》已于新世纪第一个金秋，入选由文化部、中国美术家协会联袂主办的《百年中国画展》，在北京的中国美术馆展出，这无疑是对这位历史名人的肯定和纪念吧！