1922年头，滇军内讧，唐继尧回滇复辟。3月10日，唐淮源与朱德、金汉鼎离滇。4月达重庆，投四川督军刘湘，6月，川军混战，唐、朱、金离渝赴沪，住上海孟渊旅社，不久移居姑苏虎丘李鸿章祠。6月16日，晋见孙中山，后朱德赴欧学习，唐、金入粤参加北伐，始投于第全军，转战入江西。

  1927年，唐淮源任陆军校园南昌分校教育长。1928年10月，南京政府决议整编全国戎行，唐淮源调任12师副师长兼35旅旅长。1933年3月8日，升任十二师师长，督师赣皖甘宁。1936年10月，任第全军副军长兼十二师师长。

  1937年抗战迸发，升任第全军军长。唐淮源治军极严，部队每到一地，明令不得惊动大众，滋事生非，违令严惩。9月19日，是阴历八月十五，朱德与唐淮源在山西省阳泉火车站碰头。随后，唐淮源所部转战燕赵，挥师冀晋，参加冀西、晋东、晋南诸役，旧关杀敌，晋南肉搏，娘子关一带予敌重创。在华北战场上唐淮源率部抗日，冷静果毅，屡挫顽敌、威镇华夏。

  1938年夏，唐淮源所率的第全军，受命由东北战场转入晋南中条山作战。中条山为兵家必争之地。为了捍卫这一战略要地，调集了两个集团军7个整军，一个改编旅，一个游击队，约16万人防卫中条山。唐淮源所部第全军，从属第五集团军，为滇南健儿组成，守中条山中部闻喜、夏县以东区域。自同年十月始，协友军打败敌寇13次大规划的军事进攻，捍卫了潼洛。每逢前方状况险峻时，唐淮源总是亲身到前方去督战，挽回了许多危局。

  1939年4月17日，唐母谢世。是年秋，战事稍缓，唐淮源请假回乡奔丧，父老得知，摆案跪迎，唐淮源下马入村，跪拜恩师胡岐山，并赠银70大洋。其间，奋笔言志，写下一诗：

  1941年3月，日军隐秘从华北、华东、华夏调兵，达25万以上，数倍于我，装备精良，扑向中条山，志在必取。

  5月7日，日军从东、西、北三面兵分四路建议猖狂进攻，企乘背水之危，歼我于黄河北岸。中条山飞机轰鸣，炮声震天，硝烟弥漫。我军将士同仇敌慨，予以迎头痛击。因无备，无应急办法，更无后续准备部队弥补。是日，我军前沿阵地即被敌军攻破数处，战场构成纵横交错之状，我军相互之间联络合作受阻不畅。

  5月8日，防卫垣曲的我四十全军，阵地被破，数度逆袭，未能改变形势，于下午提早撤离，使得日军浑水摸鱼，将中条山我军阵地分割成两半，整个中条山战场形势危殆险峻。战区司令长官部命令撤离。

  5月9日，当我军其他部队现已包围撤离时，唐淮源仍在指挥第全军将士以死相拼，以守土卫国，寸土必争的精力，冷静勇敢指挥所部官兵，重复冲杀，声震苍天，气吞黄河！

  5月10日，唐淮源收到撤离电令时，现已陷入重围，无路可退。唐淮源安排包围，在温峪大路与敌遭受，打开激战于东北高地。

  5月11日，第全军伤亡过半，四面受敌，粮尽援绝，后路已断。在这危殆关头，唐淮源招集手下三位师长，决然言道：

  “现形式险峻，吾辈对责任及个人之出路，均应下最大之决计，在事有可为时，须各竭尽心力，以图康复态势，不然应为国家民族保全品格，以存六合正气。”“中国戎行只要阵亡的军师长，没有被俘的军师长，肯定不能由第全军开其端。”

  唐淮源命令以团为单位，化整为零，以分敌势，分头包围。唐亲率十二师之一部，向县山且战且走，遇到日军大部队，左冲右杀，无法跨越，不得已转向西，处于晦气地形，又被敌军阻于东交口邻近。敌我尸横遍野，血染黄土山河。唐淮源亲身冲在前方，我军与敌殊死决战，杀声震天。

  5月12日，唐淮源率众且战且走，后来他进到樊家沟县山顶一间土屋内，身边仅有几个通信兵和报务员。唐淮源自云南讲武堂结业投军三十年，身经百战，屡建殊勋，由排长逐级升至军长。现在身陷绝地，他以气贯长虹的气魄在笔记本上写下遗书：

  “余身受国恩，委于全军重担，当今兵士伤亡殆尽，环境险峻，总军两部失掉联络。余身后，望余之总司令及参谋长拾掇本军残局，持续抗战，余死瞑目矣！”随饮弹殉职于，是年55岁。