1931年9月18日晚，日军在柳条湖破坏铁路并嫁祸于东北，随后炮击北大营。旅长王以哲因会议未归，实际指挥权落在参谋长赵国屏手中。在日军逼近时，赵国屏果断下令部队进入阵地，并直接向荣臻总参谋长请示。他决定在敌人迟滞之际，从南北两侧发起反击，掩护非战斗部队撤退。战斗中，部队伤亡惨重，赵国屏指挥警卫连反击，随后转移至山城镇。在长城抗战爆发的1933年春，赵国屏担任67军107师619团团长，其勇敢作战赢得士兵敬仰。3月，他指挥部队夜袭敌营，缴获大量战利品，包括日军文件和暴行证据，被军部嘉奖。
1943年，53军改组为远征部队，赵国屏参与攻克敌军据点的行动。在攻打腾冲时，他提出增派兵力的建议，成功拔除敌据点。1948年6月，面对解放军的攻势，赵国屏与部下讨论形势，暗示放弃抵抗。起义计划改变后，他感到痛苦，虽然试图向上级反映，但未果。1949年2月，赵国屏在北京、天津、沈阳开办企业，但未能持久。后来在赵德尊的帮助下，他重新振作，通过学习和政府救济，维持生活。
赵国屏包括中科院院士、分子生物学家赵国屏、抗日将领赵国屏和中共安徽省直属机关工作委员会书记赵国屏。