1936年8月初,，谷牧受中共黨組織派遣,，前往東北軍從事“兵運(yùn)”工作。1937年6月,，谷牧到東北軍67軍107師師部任司書(shū),，負(fù)責(zé)協(xié)助師部書(shū)記官為師部起草文件,，保管師部關(guān)防（公章），以及團(tuán)以上軍官證件的發(fā)放和保管等工作,。

　　抗戰(zhàn)全面爆發(fā)后,，吳克仁率67軍開(kāi)到淞滬戰(zhàn)場(chǎng)，經(jīng)第三戰(zhàn)區(qū)前敵總司令陳誠(chéng)撥歸右翼方面軍張發(fā)奎指揮,，作為右翼的總預(yù)備隊(duì),，駐軍青浦。1937年11月初,，日軍在杭州灣登陸后迅速占領(lǐng)了金山衛(wèi),，并企圖攻占松江切斷中國(guó)軍隊(duì)退路,。張發(fā)奎當(dāng)即命令吳克仁率67軍協(xié)同43軍郭汝棟部及松江專員兼保安司令王公玙死守松江三日，以掩護(hù)上海守軍撤退,。6日傍晚,，吳克仁率67軍趕到松江。

　　當(dāng)時(shí)郭汝棟所率43軍僅存殘部500余人,，而67軍則軍容嚴(yán)整,，裝備齊全。吳克仁向王公玙了解敵情后,，即命令108師師長(zhǎng)張文清率部防堵城西之?dāng)?，谷牧所在?07師師長(zhǎng)金奎壁出新東門迎擊北犯之?dāng)常?08師的643團(tuán)為軍總預(yù)備隊(duì),，一面協(xié)同郭汝棟殘軍防守松江縣城,。

　　107師當(dāng)晚即在黃浦江北岸布防，沿金鶴浜,、米市渡,、得勝港一線展開(kāi)，并與已渡河的數(shù)百名日軍激戰(zhàn)至晚上,，將金鶴浜,、夏興浜、張家村的日軍擊退,。經(jīng)過(guò)整整一天激戰(zhàn)后,，該師下屬兩個(gè)旅中的319旅旅長(zhǎng)吳騫負(fù)重傷，321旅旅長(zhǎng)朱之榮光榮殉國(guó),。

　　第二天,，107師繼續(xù)和日軍激戰(zhàn)，107師參謀長(zhǎng)鄧玉琢在戰(zhàn)斗中殉國(guó),。下午,，敵谷壽夫師團(tuán)援軍開(kāi)到，107師余部只得向蘇州河左岸撤走,。這時(shí)，108師322旅旅長(zhǎng)劉啟文率部在松江城外30號(hào)橋附近與敵遭遇,，激戰(zhàn)中,，旅長(zhǎng)劉啟文力戰(zhàn)陣亡。敵軍遂突進(jìn)到松江城西關(guān)大橋附近,，與夏樹(shù)勛的324旅展開(kāi)激戰(zhàn),。至8日下午，戰(zhàn)況更加激烈,，軍長(zhǎng)吳克仁親自出城督戰(zhàn),。堅(jiān)持到8日傍晚,，守城任務(wù)已經(jīng)達(dá)成，吳克仁遂與郭汝棟,、王公玙商定突圍,，令67軍向昆山撤退。突圍中,，67軍參謀長(zhǎng)吳桐崗不幸陣亡,。9日黃昏，吳克仁在指揮部隊(duì)渡蘇州河時(shí)不幸中彈犧牲,，年僅43歲,。他是抗日戰(zhàn)爭(zhēng)初期最早為國(guó)捐軀的一位軍長(zhǎng)，也是淞滬會(huì)戰(zhàn)中殉國(guó)16個(gè)將軍中軍銜最高的一位,。

　　由于107師師部沒(méi)有固定地點(diǎn),，加上連續(xù)三天的戰(zhàn)斗，讓谷牧疲累已極,，8日深夜,，他在師部臨時(shí)駐地青浦縣一個(gè)小村莊的禾場(chǎng)上睡著了。9日清晨,，當(dāng)他醒來(lái)時(shí),，發(fā)現(xiàn)部隊(duì)已經(jīng)撤走了。谷牧急忙收拾起師部關(guān)防和一些重要文件,，向西南方向追趕部隊(duì),。在一條河邊被一隊(duì)日軍騎兵發(fā)現(xiàn)。谷牧忙扔掉背包,，脫了外衣,，只帶著公文袋（內(nèi)有師部關(guān)防、師長(zhǎng)圖章及團(tuán)長(zhǎng)們的護(hù)照等）和手槍就下水沿河游去,，從側(cè)面避開(kāi)了敵人的搜索,。擺脫了敵人后，他一路又集結(jié)了本師的散兵約有百把人,，終于找到了師指揮部,。

　　谷牧見(jiàn)到師長(zhǎng)金奎壁后報(bào)告說(shuō)：師部關(guān)防和師長(zhǎng)的圖章帶回來(lái)了，團(tuán)長(zhǎng)們的護(hù)照還在,，武器也沒(méi)有丟,，還帶回來(lái)100多個(gè)弟兄。師長(zhǎng)非常高興,，表示要保送谷牧“上中央軍校”,。但谷牧已經(jīng)決定去武漢找中共黨組織聯(lián)絡(luò)，他辭去了107師的工作,，前往武漢八路軍辦事處向周恩來(lái),、李濤匯報(bào)工作,。

　　由于67軍在戰(zhàn)斗中傷亡過(guò)大，其番號(hào)被陳誠(chéng)取消,，殘部被改編為中央軍的一個(gè)師,。由于軍長(zhǎng)吳克仁的遺體被河水沖走，一度有人懷疑他“叛變投敵”,。1987年2月,，中華人民共和國(guó)民政部追認(rèn)吳克仁將軍為革命烈士，并向其子女頒發(fā)了烈士證書(shū),。1989年清明,，臺(tái)灣當(dāng)局將吳克仁將軍靈位加入忠烈祠。