毕业后，吴石远赴东洋，到日本炮兵学校、日本陆军大学继续深造，在毕业考试中还拿了全校第一。
那时的吴石就颇有远见，他认为中日未来必有一战，就在学习之余，搜集了大量日本军事、政治、社会方面的相关情报，这些情报对吴石后来的工作非常重要。
留学归来的吴石进入国民革命军参谋本部参谋处工作，这个岗位离蒋校长很近，经常能见到蒋介石，蒋介石也非常欣赏这个能文能武、诗词书画样样精通的人才。
1938年，中日武汉会战，蒋介石亲自上线微操指挥。由于吴石的留学日本经历，蒋介石经常咨询吴石关于日军的情况和应对日军的策略。
会战打完，虽然最终还是打输了，但是老蒋对吴石的能力非常欣赏。
第二年，蒋介石就把吴石调离参谋本部参谋处，去当第四战区参谋长，参与部署桂柳会战，吴石正式成为国民党军队的高级将领。
吴石认为，自己的用武之地终于来了，他要用自己平生所学报效国家、痛击日寇。
（吴石将军青年时期）
然而，在一线部队，吴石亲眼见识了国民党基层部队的黑暗腐朽，见识了不同派系军阀勾心斗角、互相倾轧，也认清了蒋委员长的水平。
1944年，已经是强弩之末的侵华日军大举进攻豫湘桂，桂军无力抵挡，吴石数次向蒋介石发去急电求援，蒋介石却发挥传统艺能，偏袒嫡系，保存实力，消极抗战，拒绝发兵救援，支援友军不动如山。
