1931年11月下旬,十九路军调戍京沪,12月十九路军挑选6千精兵。组成“西南国民义勇军”两个旅,蔡延锴为总指挥,翁照垣、张炎分别任两独立旅旅长。已筹备好军资准备开赴东北抗日,后因淞沪之战在即,加上蒋介石的阻挠,北上之举才不成行。1932年1月28日淞沪之战爆发,1931年2月30日,张炎接到十九路军总部命令,即率部开赴上海参加抗战,张炎率领61师从南京东下,受到上海市民的热烈欢迎。30日到达吴淞要塞布防,2月4日正面迎击日军的第一次总攻,要塞岿然不动;11日在吴淞、蕴藻滨北端又正面击退日军的第二次进攻;13日在纪家桥痛歼日寇王牌军“久留米”师团主力混成旅;23日至25日,庙行阵地一度失守,张炎率领122旅增援,令孙兰泉团一定要夺回庙场阵地。经孙兰泉团浴血奋战一天,重创日寇主力,收复庙行阵地。而孙兰泉团1500多人,伤亡过千,尚能列队的仅得350多人,足见庙行阵地浴血之战的激烈,十九路军之神勇。淞沪之战,四战四捷,日寇头目植田总攻计划宣告全部破产,逼使日寇三易其帅。十九路军打出了军威和国威,鼓舞了士气,振奋了人心,增强了中国人民的抗战必胜的信念。但蒋介石怕十九路军在上海激怒了日本人,于3月1日别有用心地下令将得胜之师十九路军撤出淞沪阵地,回师福建。3月3日淞沪停战,激起全国人民的愤慨,全国各地大小报纸均刊出十九路军是抗日得胜之师,张炎是抗日英雄。因此,十九路军和张炎将军名扬中外。7月张炎升为79师师长。