1937年七七事变，日军炮轰宛平城，驻守宛平的二十九军219团长吉星文率部奋勇还击，抵抗日军二十多天。他被誉为打响了全民抗战的第一枪。
吉星文在华北战场与日军展开周旋，一九三七年九月，升任旅长，一九三八年升任师长。在徐州会战掩护友军撤退，并与张自忠一同参与随枣会战，在这期间他多次因作战而身受重伤。
他儿子在日后回忆道：“我爸爸在华北亲自上阵肉搏杀敌时，遭日寇武士刀削去肩头负伤，他始终不敢在我奶奶面前更衣，避免这个‘三指填不满’的伤口唤起长辈的心痛。”
在整个抗日战争期间，由于吉星文作战勇敢，先后被国民政府授予胜利、光华、云麾、干城、忠勤等勋章，并被提升为二十九军三十七师师长。
1948年4月，吉星文被任命为第七十七军军长。淮海战役中，他头部中弹负伤，被送上海就医。伤好后，调任第一二五军军长。1949年9月从福建撤到台湾。
吉星文赴台后仍被蒋介石委以重任，让他先后出任第五十军军官战斗团团长、澎湖防卫部副司令长官。1957年，吉星文入陆军大学深造后，晋升为陆军中将，调赴金门，任“金门防卫部”副司令长官，成为司令官胡琏的副手。
1958年8月23日18点30分，中国人民解放军对金门炮击，短短数小时之内落弹5万7千余发，史称“八二三炮战”。
当日，胡琏为了给前来金门视察的国防部长俞大维接风洗尘，正准备在“金门防卫司令部”所在地太武山麓的翠谷水上餐厅（现为金门金湖镇明德公园）举行一个盛大晚宴。
当时吉星文与另外两位副司令赵家骧中将、章杰少将先去餐厅查看，走到中途即遭到炮击，在逃往防空洞途中赵章两位当场身亡，吉星文被炮弹击成重伤。
坑道内的战地医院军医立即为他做了手术，取出了身上的弹片。当时伤情比较稳定，医生认为没有生命危险，不料，有一小块弹片未被取出，3天后伤口感染恶化，在台北三军总医院不治身亡。
吉星文死后，胡琏派专机把他运送到澎湖埋葬。现于事发地点设有凉亭，其内设有一纪念碑，写着“吉星文、赵家骧、章杰将军八二三战役殉职纪念碑”。
