英名永远同卢沟桥联系在一起
1937年6月，吉星文率第二一九团奉命驻守北平（即北京）宛平县城。宛平县是北平通往内地的门户，战略位置十分重要。1937年7月7日，日军诡称在军事演习时有一士兵失踪，无理向中方要人，声称要到宛平县城搜查。面对日军的无理要求，吉星文当即拒绝。随后，日军向第二一九团防守宛平县城的卢沟桥阵地发起军事进攻。吉星文立即向冯治安副军长请示，冯当即表示：“为维护国家主权，寸土不能让，可采取武力自卫。”
于是，吉星文严正拒绝了日军限令于当晚7时前投降的通牒，并下令官兵：“坚守阵地，坚决回击，坚持抗战到底。”他鼓励部下：“卢沟桥就是我们光荣的坟墓，守土有责，我们决不放弃阵地！”在吉星文的指挥下，部队打退了敌人一次又一次的进攻。
日军在卢沟桥遭到阻击后，竟然派兵杀害了宛平县附近平汉铁路桥上的国民党守桥官兵，并占领了铁路桥桥头堡。吉星文非常痛心，决心与日军决一死战。因为铁路桥是宛平县的“咽喉”，该桥一旦失守，整个平津局势将动荡不安。在这民族危急的关头，吉星文提出，铁路桥坚决不能丢。7月8日晚，吉星文进行了精心安排：（一）将日军要进宛平县城搜查的事，交给王冷斋专员应付；（二）宛平县城防务由姜团副负责；（三）自己带人悄悄出城，直奔第三营营长金振中部，召集连以上军官商议。他分析形势，鼓舞士气，决定组织敢死队夺回桥头堡。在他的号召下，官兵抗日情绪十分高涨，当场报名参加敢死队的就有300多人。吉星文亲自挑选出150名精干人员，编成5个组。敢死队每人带步枪1支、手榴弹2枚、大刀1把，随时准备出击。
8日夜，吉星文率领敢死队用绳梯爬出城外，沿永定河两岸向铁路桥靠近。深夜12时，突击队秘密接近铁路桥，出其不意，两头夹击，一阵大刀猛砍，将日军一个中队几乎全歼在铁路桥上，一举夺回了桥头堡。在指挥战斗时，吉星文头部被弹片击伤。他略事包扎，便又立即召集各营、连干部进行战斗部署。日军吃了亏，疯狂向中方阵地炮击，企图再次夺回桥头堡。由于第二一九团的坚决抵抗，日军的阴谋未能得逞。第二天，北平、天津各大报纸纷纷用特大号标题刊登了第二一九团官兵奋勇杀敌的事迹及吉星文的戎装照片。从此，吉星文成了名噪一时的民族英雄。
从11日起，日军用大炮猛烈轰击宛平县城及附近一带，吉星文指挥城内居民向城外安全地带疏散。当日军的迫击炮弹落在发放赈粮的人群周围时，吉星文大喊：“赶快散开！隐蔽！”他与百姓同生死、共命运。正因为此，日军对吉星文恨之入骨。他们提出所谓“停战谈判”的条件之一，就是撤换卢沟桥守军，并指名道姓要“接替吉团防务”。这当然遭到了我方的断然拒绝。
当时，吉星文还给军政部长何应钦写信，表示决心：“星文等只有抱定牺牲到底之决心，荷枪实弹，誓与宛城共存亡，决不以寸土让人。”由于南京政府的妥协，7月26日下午，吉星文奉命将卢沟桥防务移交给地方保安部队。就在第二一九团撤离的数小时后，卢沟桥失守。这就是震惊中外的卢沟桥事变，也称七七事变。
第二一九团誓死保卫卢沟桥的壮举，揭开了中国抗日战争的序幕，吉星文也从此英名远播，作为抗日英雄，受到了人们的高度赞颂。戏剧大师田汉曾专门写了话剧《保卫卢沟桥》，在各地上演，其中的吉星文团长，是用真名实姓展现在舞台上的。当人们在剧中看到北平学生跪在吉星文面前，痛哭失声地要他保卫卢沟桥时，大家被感动得热泪盈眶。吉星文也因此更加名震华夏。之后不久，吉星文晋升为第一○九旅旅长。
1938年5月初，吉星文奉命开往安徽宿县，急进涡河，占领赵家集、芦沟集，迎战蒙城以北进犯的日军第九机械化师团。到宿县后，虽然吉星文旅连夜急行军，但仍赶不上敌机械化部队的进度，日军先占领了那两个集镇。为完成阻击日军的任务，吉星文将全旅及配属的一个团分成两路投入战斗，并亲自指挥一路进攻赵家集，利用地形迅速接近敌人，将敌人死死缠住。这次战斗使日军未能快速推进，为在徐州附近的中国数十万大军安全转移赢得了宝贵时间。
在整个抗战期间，吉星文由于作战勇敢，先后被国民党政府授予胜利、光华、云麾、干城、忠勤等勋章，也曾受到蒋介石的亲自接见。但他毕竟不是黄埔出身和蒋介石的嫡系，再加上其族叔吉鸿昌因为“通共”被蒋介石杀害，蒋介石迟迟不愿委任他更高的职务，所以他在抗战中一直没有受到重用，长期以来只能在权力中枢的外围打转。为此，吉星文早就憋了一肚子的气，但也无可奈何。
