抗战期间，陈士章担任国民党190师上校团长，随部队参加了武汉会战。在高陇陈村的战斗中，陈士章率领所部与友军一个团协同坚守阵地，从7月22日开始阻击日军三昼夜，成功击退了日军。战后，190师被命名为“忠勇”师，陈本人也获得了嘉奖。

在1941年1月的皖南事变中，已经是40师副师长的陈士章奉命围攻新四军。在三溪镇，陈士章辅佐师长方日英，指挥所部阻击新四军的突围部队，致使新四军损失惨重，军长叶挺等多名指战员被俘。

1946年起任整编第二十五师四十旅旅长，第二十五师师长及第二十五军军长。

1948年9月授少将军衔。1949年8月于福建永春被人民解放军俘虏。1975年3月特赦释放，著有《黄伯韬的起家与败亡》、《蒋军第四十师袭击新四军经过》、《淮海战役第七兵团的毁灭》等。后移居美国，1992年去世。