4月9日中午时分，第139师的冷口、萧家营子、刘家口、白羊峪等阵地与日军发生全线激战。10日夜日军复增兵2000余人投入战斗，马道沟、燕窝沟口阵地先后丢失，黄光华被迫命令第715团撤回长城口内防守。此时商震增派第141师主力驰援冷口，投入一线作战，同时命令黄光华收复燕窝沟口。黄在接到命令后，命第715团两个营以及增援之第141师723团(团长胡有义)由老君口以南、以西，同时对燕窝沟口发起反攻。11日凌晨二时，各部按时发起进攻，试图收复燕窝沟口，但几经冲杀，始终无法攻占阵地，参与进攻各部反遭到重创，黄光华被迫命令停止进攻。而日军见中国军队反攻失利，便于当天七时三十分发起全线进攻，守军第715、第717、第721各团皆陷入苦战，伤亡十分惨重，冷口以西阵地陷入混战状态。
随着日军宫崎支队向冷口右侧迂回，以及刘家口阵地失守的消息传来，黄光华深感冷口阵地无法支持，而援军也始终不见其影，全军覆没已不可避免。恰在此时，商震命令第139师放弃冷口，向滦河右岸撤退。黄光华于是命令各部于21日夜交替撤退，脱离与日军的接触，但冷口随之被日军占领。
中日两国签订《塘沽协定》之后，第139师奉命回驻邯郸整补，并担负平汉线北路的护路任务。为了面对今后日军可能对中国发动战争的可能，黄光华在防区内积极练兵，整军备战。1936年11月还曾与友军第39师进行了一次为期四天联合演习，以考察训练情况。冷口之战，第139师伤亡过半，但在黄光华的指挥下阻击日军达一月之久，有力地迟滞了日军的前进速度。其中尤以首战收复冷口之功，于1935年7月17日被授予青天白日勋章，是为该勋章的第29位获得者，也是参加长城抗战诸将中的第10位获得者。
1935年4月10日，黄光华被授予陆军中将。
“1937年7月7日夜，日寇突由北平南郊外卢沟桥向我军进攻，企图一举灭亡我国，抗日民族战争爆发，率部参加抗战。是年与日寇鏖战于滹沱河、元氏、安阳各地区。1938年4月由河南开封附近率师增援山东省台儿庄，转战敌之侧背，予敌以猛烈痛击，歼敌甚众。”——— 摘自黄光华自传
1937年7月抗日战争全面爆发。9月，第139师奉调北上参战，进驻晋县。10月1日又奉命进驻石门，并以一个团占领滹沱河南岸阵地与防守正定的第141师取得联络。10月8日正定失守后，第139师奉命留一旅在石门掩护第20集团军主力撤往元氏。黄光华以所属李兆锳第2旅担负掩护任务，自率师主力随集团军后撤。
10月10日，日军第14师团一部对石门发起进攻，时第2旅已完成掩护任务，遂在阻击两个小时之后留两个连牵制日军，旅长李兆锳指挥旅主力撤离石门归还第139师建制。
10月10日下午十七时许，就在黄光华指挥所部撤抵元氏县城时，日军的先头部队已见踪影。此时部队尚未完全进入防区，也未构筑工事以及通信网络。黄光华立即命令所部第725团在猪龙河以北之北院家村、毛一村占领阵地，逐次抵抗掩护主力占领阵地，第1旅旅长孙定超指挥第717团(团长张效援)围绕以元氏县城抢占阵地并构筑防御工事，县城防务由第2旅担负。十八时，日军骑兵百余人接近第725团阵地，遭到守军伏击，日军应对不及狼狈后撤。一小时后，日军后续部队赶至，在炮兵的掩护下对第725团发起猛烈进攻，该团不支退入第1旅主阵地，县城亦遭到日军炮火轰炸。第139师抵抗至二十二时，已伤亡2000余人，营长董哲、李荫清等亦先后阵亡。黄光华判断敌情，发现己部有被日军包围歼灭的危险，急向军部求援。恰逢友军第47师援军抵达，在与第139师取得联络之后立即投入战斗。两师合力御敌，由第139师坚守阵地牵制日军，第47师向进攻之日军右侧发起突袭，使日军陷入混乱被迫停止攻势。11日，第139师奉命放弃阵地向邢台撤退，与第32军主力汇合，元氏沦陷。
10月15日，日军第14师团在占领元氏后继向邢台发起进攻。根据第20集团军总司令商震的部署，邢台主要由第141师和第142师防守，黄光华的第139师奉命集结在火车站附近作预备队，并负责保卫位于火车上的集团军指挥部。一天后，第139师又奉命撤出邢台向安阳方向撤退。当该师于10月19日抵达后，又根据商震的命令占领宝莲寺以东的二线阵地。11月3日，日军猛攻安阳，守军第142师第6旅作战不力，致安阳仅抵抗了一天就被日军攻陷。幸得第139师的二线阵地已准备妥当，当日军追击第142师第6旅溃兵至宝莲寺时守军奋起抵抗，将日军击退。此后第139师即防守现阵地，并利用安阳河为依托，与日军隔河对峙。
1938年2月，第139师奉命移防开封朱仙镇，担负黄河河防任务。同时，根据第32军军部的命令，第139师与第142师调整建制，其中第1旅725团调归第142师第6旅序列，以该师第5旅724团(团长王润圃)归第1旅指挥。此外，副师长李嘉霖调任第32军教导团教育长，遗缺由参谋长石彦懋接任，参谋长一职由邓佐虞接任。同年3月徐州会战爆发，第139师奉命开赴徐州归第5战区司令长官部直接指挥。当黄光华抵达徐州后，又奉命开赴台儿庄东南的车幅山、黄家楼地区沿运河南岸构筑工事，并归第2集团军总司令孙连仲指挥。
24日，日军猛攻台儿庄，第139师仍奉命在现驻地加紧构筑防御工事。
4月1日，就在第20军团进入反攻位置时，第139师奉命开赴岔河镇并掩护炮兵第4团开赴邳县，归第20军团军团长汤恩伯指挥。3日，第139师投入到对台儿庄日军的反攻中，负责耿庄、凤凰桥、三河口、邢家楼方面的作战。日军坂本支队据守要点顽强抵抗，第139师每进一步都要付出惨重代价，担负主攻任务的第726团因损失惨重而被调为预备队。黄光华改以补充第1团为主攻辅以第717团一部继续对贺庄、高家楼发起进攻。6日深夜，补充第1团团长马骥德利用夜色秘密潜入敌阵，不料中途为日军发现。马团长鉴于已有百余士兵突入敌阵，决定立即发起强攻，经三次肉搏，终以损失惨重而退回原阵地。与此同时，配合作战的第724团第1营也分别对凤凰桥、李庄、陈瓦房发起袭扰作战，以阻隔日军增援，第717团主力则向三河口方向挺进。7日，139师在得到重迫击炮第2营和第6师一个连的增援下继续对贺庄、高家楼发起进攻，仍无功而返。鉴于第139师连日进攻损失过重，被汤恩伯调到洪山镇休整，并改归第92军军长李仙洲指挥。
4月9日，第139师经过整理，奉命以主力占领傅山、青石山、石城岗、平山等地，以掩护第20军团继续对峄县的围攻，并派遣一部对向城日军发起围攻。14日，第139师奉命将阵地交由第4师后全部投入到对向城的围攻，并在占领向城后准备堵截由临沂增援的日军。当天日军据守向城的部队在外围日军的配合下开始突围，黄光华以所属第717团、第726团予以夹击，给突围日军以重创，其残部被迫退回向城。15日，黄光华命令所属三个团发起总攻，终于收复向城，全歼守城日军。此时，由于战场情况混乱，第139师与第20军团部失去联络，但与第5战区司令长官部之间的联络仍畅通。第139师经连日作战，始终没有得到补充，黄光华担心以残破之师无力阻挡由临沂方向增援的日军，使20军团主力受到危险，便将这一担忧上报给战区长官部，第5战区司令长官部经过判断，立即命令正在税郭围歼日军残部的第20军团主力停止进攻立即收缩兵力。第20军团军团长汤恩伯认为战区长官部的这一决定使己部丧失了围歼日军的机会，便以“贻误战机”为由擅自将黄光华撤职查办，改以第2旅旅长李兆锳代理师长之职。
“我虽历任高级将领多年，但素持身廉洁，少储蓄，抗日战争期间更未尝购存黄金、外汇、囤积物资。币制日落、物价飞腾……至抗日末期已至贫，退役还乡后全凭些微退役金生产度日。1949年6月辗转迁至桂林。穷更甚、经济困难达于极点。初到桂数年，所有子女五人为生活所迫全部废学，除拍卖衣物外，分营小本生意、卖面包、油堆后摆香烟摊、连环图书摊等勉强维持全家七口人生活。直至1956年春我还以一身独营最与愿违之连环图书摊，借出租图书微入以资苟延。”——— 摘自黄光华自传
黄光华身为杂牌，经此变故而又无处申诉，遂被迫返回军部报到，被商震委以第32军中将总参议的虚职。半年后，失意的黄光华携带妻儿举家迁居云南昆明，过起了隐居生活。1939年7月又举家迁居四川江津。同年9月，黄光华得到保定军校校友张治中的推荐，被送入中央训练团政治训练班第四期受训，同时兼任该期第1大队大队副。两个月后，黄光华于结业之后被任命为军事委员会中将高级参谋，仍处赋闲阶段。1941年3月，军事委员会为了在西康省境内实行“限期禁绝烟毒”的目的，特成立西康省禁烟执法监(执法监李伴奎)。该执法监下属康雅区禁烟执法监调黄光华充任。黄光华到任后拟再有一番作为，但中央派遣之执法大员多利用此名义从中牟取暴利，黄光华虽屡次在驻军的配合下惩办种植、贩运者，但在这种类风气之下，始终禁而不绝，反而是越禁越种。黄光华在此情况下日渐消极，遂又于1943年4月被调回军委会，仍任中将高参直至抗战胜利。
1946年7月31日，黄光华奉命退役，并将住在江津的家室迁回凤阳，以微薄的退役金维持家计。随着国民政府在全国各大战场屡战屡败的消息传来，黄光华已对政府失去了信心。1949年6月，黄光华举家迁往广西桂林，以期避开是非之地。然而自解放军发起渡江战役后，国军一溃千里，战事很快便波及到广西。此时的广西军政极其混乱，尤其溃兵扰民事件日益增多。而黄家的经济情况亦陷入窘境。为了维持家计，黄光华除拍卖衣物之外，还经营起小本生意，如卖面包、油堆、香烟摊等，此后还开办起连环画图书摊，勉强维持了一家七口人的生活。
1949年11月22日，当解放军进驻桂林之后，黄光华以一介平民的身份成为了中华人民共和国的公民。1950年12月，桂林全市开始了镇压反革命运动，黄光华因是旧军官，遂到桂林市公安局登记，并缴纳原国民政府时期的证件。公安局按照坦白从宽的政策，决定对黄光华不予追究，仍以普通公民身份对待。1953年11月桂林市第一次普选时，黄光华还被推荐参加选举。然而到了1956年1月8日，黄光华突然被老家凤阳县公安局派遣的两名警察宣布逮捕。黄光华被押解回原籍后，在精神上受到了很大刺激，但始终坚信政府的政策不会随便冤枉自己。县公安局以黄光华为“反革命分子”送交县人民检察院判决。县人民检察院检察长曹金山在经过反复调查研究之后，驳回了县公安局的起诉。其理由有“虽是匪军官有一定罪恶均属于战场敌对不予追究”、“退休回家后……未有反革命事情”、“有进步思想要求工作，同时有二个儿女在我方工作”等。
黄光华于8月15日无罪开释后前往北京欲联系张治中解决工作问题，但因故未果，在结拜兄长李培基家中住了半个多月后于9月17日返回桂林家中，不久即得到桂林民革联系，参加学习。此前经营书摊生意因被捕而被迫停业，此时也因身体精神等原因而不再复业。黄光华决定专心学习，以备国家需要时能尽一份力量，生活方面则依靠长子、长女的接济。1957年4月，黄光华被吸纳为民革桂林市(主委万仲文)成员。1958年3月，黄光华又被推举为桂林市政协委员。文化大革命爆发时，黄光华在市公安局的保护下基本未受到冲击，得以安然度过浩劫。1972年3月30日，黄光华因高血压突发在三皇路家中去世。死后葬于桂林东郊挂子山墓地。
