1944年（民国三十三年）5月，日军任命板垣为华中派遣军总司令，移关东军南下，加上赣北、鄂南和湘北日军，共二十余万之众，在六百余架飞机、三十辆汽车配合下，分兵三路第四次进犯长沙。1944年6月19日，长沙失守。第四次长沙会战失利。长沙失守，蒋介石震怒，下令处以第4军军长张德能死刑。
日军侵占长沙后，立即分兵南下进犯衡阳。早在日军进犯长沙之前，薛岳已令战斗力较强的第十军防守衡阳。7月30日，日军在冈村宁次亲自指挥下，对衡阳发动第三次攻势。薛岳命令各部进行反包围，并发出求援电十三件。这时，驻守衡阳城的第十军和暂编第五十四师，兵员已减半，战斗力大损，增援部队又受阻挡。1944年8月，日军占领衡阳后，他将部队撤至湘、赣、粤边区，阻止日军打通粤汉铁路。
1945年（民国三十四年）8月15日，日本投降后，薛岳任南浔线受降司令官，9月14日，在南昌举行受降仪式。10月10日，美国总统杜鲁门给他颁发一枚自由勋章，表彰其在抗日战争中的贡献。
参加内战
1946年（民国三十五年）5月，薛岳就担任国民党徐州“绥署”主任，根据国民党国防部“南北会师，占领山东，打通津浦线”的方针，发动了进犯鲁南解放区之战役，企图打通临（城）徐（州）和台（儿庄）枣（庄）间的两条铁路支线，迅速占领枣庄煤矿，以维持军运和解决南京等地冬季燃料的供应。10月6日，薛岳令王长海为师长的整编第七十七师和马励武的整编第二十六师，在空军支援下，分别向峄县和枣庄进犯。因鲁南新四军采取避实就虚的战略方针，早已撤离，未经多大战斗，于8日便相继占领了峄县城和枣庄一带。11月初，又令各部从东、北、西、南向解放区大举“清剿”，威胁临沂人民政府和沂蒙革命根据地。中旬，驻防台儿庄的王长海部突然受到叶飞所率新四军进攻，旅长戴之奇因兵败畏罪自杀。12月上旬，薛岳又命令装备精良的整编第二十六师，从峄县东面进犯解放区。1947年元旦，该师离开峄县百余里，被新四军诱入卞庄、向城等地。随后，在向城被新四军从苏北、鲁中迂回来的八个师包围。他又立即从徐州调两个整编师前往支援，其中一个师刚进抵古林村就受到新四军的围攻。5日，困于向城的马励武部突围，伤亡惨重。其旅长蒋修仁被击毙。10日，峄县城被新四军攻破，马励武及其参谋长被生俘，整编第二十六师覆没。
薛岳任国民党徐州“绥署”主任半年多时间，连战连败，引起国民党内部众多非议。3月3日，蒋介石见他“指挥无力，名声低落”，将其“绥署”主任撤销。
5月10月，薛岳任南京政府参军长。次年5月，转任蒋介石“总统府”参军长。在这期间，他常与陆军总司令余汉谋、闲居上海的原第四军军长张发奎等粤籍要人，议论时政和自己出路问题。
1948年（民国三十七年）4月，国大在南京召开。薛岳与张发奎等成立竞选小组为孙科竞选副总统筹经费，拉选票。还非正式地内定了一个孙科的影子内阁：张发奎为国防部部长，薛岳为参谋总长，余汉谋为军政部长，陈策为海军部长，李汉魂为内政部长，钟天心为教育部长。但是不久，粤人为孙科拉票的丑态被南京“救国日报”披露，并涉及孙科的私生活。薛岳等感到难堪，率领百余人前往该报社问罪。上海一家报纸以“三帅夺大炮，表演全武打”之显著标题，登载了此则新闻。
淮海战役后，薛岳与张发奎等粤籍要人提出以“粤人治粤”的口号，反对宋子文继续主粤。蒋介石为笼络广东地方要人，批准了宋子文的辞职请求，并任命余汉谋为广州“绥署”主任，薛岳为广东省府主席，张发奎接任余汉谋的陆军总司令职务。
1949年（民国三十八年）2月，薛岳前往广州上任，决心在广东与共产党继续较量。他首先亮出“广东人民大团结”的旗号，大力收罗广东旧军政人员，安插亲信，排除异己。各厅、局、处、科级干部的任免，都由自己说了算。同时，将原来十五个保安团，扩充为二十个团，编成五个师。由其亲信分任师长。为了适应大兵团作战，还在各师配备重型大炮、战车，并把部队从各地调集到广州附近和省内各重要铁路沿线，企图阻止人民解放军向广东进军。5月14日，薛岳的老部下吴奇伟在粤东起义，广东省内政局大乱。10月11月，他来到海南岛。1949年12月1日，任海南防卫总司令，统一指挥海南陆、海、空三军。为了阻止解放军解放海南，在全岛设立三道防线：从文昌县的铜鼓岭起，中经抱虎岭、木兰头、七星岭、铺前、塔市、海口市、白莲、花场、天尾、马枭、临高角、新盈、新英、定城等沿海地带为第一道防线；由琼山县在长坡、烟矿、黄竹、定城、新英，瑞溪、金：江、红石岭、加莱、那大、白马井等为二道防线；以海口市，白莲，花场、天星、马枭一线为核心防线。其部署兵力达十万之众。薛岳认为这三道防线坚如“铜墙铁壁”，自称为“伯陵防线”。
1950年4月16日，中国人民解放军第四野战军邓华兵团在琼崖纵队和海南人民支持下，渡过琼州海峡。薛岳部，兵无斗志，一击即溃，被歼五、六万之众。
主政湖南
1939年1月，薛岳在任第九战区司令长官期间，还进行了一系列湘政建设，他临危受命就任湖南省主席。上任后，根据湖南的实际情况和抗战需要，提出了“安、便、足”的施政方针。所谓“安”，就是力图使湖南人民安居、安业、安心，“便”，即便民、便国、便战；“足”，即足食、足兵、足智。并依此实施所谓“六政”建设。
薛岳把提高国民的健康水平作为湘政建设的第一要政，称之为“生民之政”。他指出，唯有每个国民身体健康，乃能救国，唯有整个民族的健康，乃能获得真正的自由平等。除了增加经费改善原有医院医疗设备外，还各拨款四百万元，新建了省立第三、六、七、八医院。后来，又筹建了省立第九、十医院。抗战胜利前还电令省建、教两处拨款建设南岳体育馆和开辟中山公园。与此同时，严令禁止鸦片和限制娼妓活动。
在施政中，薛岳重视发展农业、林业、兴建水利，以及交通运输和工矿企业，称之为“养民之政”。他鼓励湖滨农民开垦湖田，扩大耕作面积。准许基层干部和文职人员，租种田地，以改善自己的生活。要求各地做到“一县一农林场，一分镇一农林场，一保一农林场”。
国民教育，即所谓“教民之政”，是薛岳湘政建设中的一个重点。他一方面发展中小学的文化教育，提高民智，一方面发展中等师范和职业教育，以适应工农业生产和中小学教育的需要，同时，反对学校商品化，责令各区专员对本区内之省立师范学校、职业中学及私立国立中等以上党校进行督导，“严整学风，改善教法，如有违背现代教育方法，以学校为商品化者，均应报府严办”。
薛岳还重视强化警察组织，肃清汉奸土匪，安定后方，称之为“卫民之政”。他要求对那些被敌伪收买，“操纵市场，高抬物价，积极破坏社会经济，进而怨恶战争发生反战行动”者，进行“切实防范”；凡“参加伪组织，替敌人带路、作侦探、作便衣队、修筑公路、运输粮弹伤兵者一经捕获，讯明确实，准予就地枪决，以正国法”。
为了唤起民众力行抗战，薛岳推行所谓“管民之政”，整顿和健全政治组织和社会组织。他规定：凡属于社会组织之人民团体、经济团体合作事业团体，均有绝对服自命令，力行抗战建国之责，否则依法解散，重新改组；凡属社会组织之文化团体，均有宣传法令，唤起民众力行抗战建国工作之责，否则依法解散，重新改组。
薛岳实施的第六政就是所谓“用民之政”。他很重视粮政建设，指令有关部门合理地规定米谷价格，防止奸商、宫商高价图利，以图“谷主粮商，食米之人，皆得共生共存，而不背民生主旨。同时，还要求各县市、各有关部门，要把评定、核正、检查物价；作为“当前最重大之任务。指出：“高抬物价固不准，压抑物价也不行，力求‘中正’二字，使商民卖得出，买得入；则物畅其流，价安于市。”如“奸商操纵，官商居奇，而县府纵任不理，对民生漠不关心，物价反而高涨。 …
