税警总团由财政部长宋子文一手创建，武器从美国购买，排以上军官大部分由留美学生担任。在宋子文的支持下，孙立人努力施展自己的军事才能，千方百计训练部队。他把中国传统教育和美国军校的教育方式结合起来，制订出适合自己部队需要的训练制度和方法，形成了一套与国军其它部队不同的训练操典，被大家称为“孙氏操典”。
所属部队按照“孙氏操典”进行严格训练，官兵无论是文化水平、还是学科、术科水平，乃至专门的缉私技师都比较高。1937年10月，孙立人率部参加凇沪抗战。在蕴藻浜一线的阻击战中身先士卒，负伤十三处。次年伤愈后又率部参加了保卫武汉的战斗，两次立下战功，从此便在军界崭露头角。国民政府迁都重庆后，财政部成重组税警总团，孙立人晋级少将总团长，率部迁移到贵州都匀练兵。经过两年严格的训练，这支非正规部队成为国民党最精锐部队之一。1941年12月，税警总团改编为新三十八师，隶属于第六十六军，孙立人任少将师长。
1942年2月，中国组成远征军，下辖第五军、第六军和第六十六军。4月，孙立人率新三十八师于抵达缅甸，参加曼德勒会战。4月17日，西线英军步兵第一师及装甲第七旅被日军包围于仁安羌，粮尽弹缺，水源断绝，陷于绝境。孙立人奉史迪威之命亲率113团星夜驰援，18日凌晨向日军发起猛烈攻击，至午即攻克日军阵地，歼敌一个大队，解除了七千英军之围，并救出被日军俘虏的英军官兵、传教士和新闻记者五百余人。
仁安羌之战是中国远征军入缅后第一个胜仗，孙立人以不满一千的兵力，击退数倍于己的敌人，救出近十倍于己的友军，轰动全球。之后，蒋介石给他颁发了四等云麾勋章。罗斯福授予他“丰功”勋章。英王乔治六世则授予他“帝国司令”勋章，孙立人是第一个获得这种勋章的外籍将领。
