抗日戰爭時期，蔡孟堅和大多數中國人民壹樣，積極參加抗日戰爭，拯救國家。1938年6月，中日在武漢展開了著名的武漢會戰。武漢作為華中地區的交通樞紐，自古以來就是兵家必爭之地。當時武漢是中國最大的中心城市之壹，也曾是南京淪陷後國民政府的臨時首都，這就決定了武漢代表大會將會非常慘烈。當時蔡孟堅擔任武漢警備副司令兼武陽(武昌、漢陽)防禦司令，接受了。
全面抗戰結束後，國民黨最高統帥蔣介石發出了“焦土抗日”的號召。部隊裏對這個號召有兩種不同的理解。有的軍官認為，“焦土抗戰”就是摧毀壹切生產生活設備，讓日軍得到壹片焦土，切斷補給，使日軍無法堅守占領地；其他軍官則認為“焦土抗戰”意味著與日軍戰鬥到底的決心。即使日軍把我們的國家燒成焦土，我們也要把戰爭打到底。由於對“焦土抗戰”含義的不同理解，與他的頂頭上司羅發生了壹場鮮為人知的沖突。
武漢大會戰，日軍憑借裝備和作戰能力的絕對優勢，對武漢進行空中晝夜轟炸，地面輪番炮擊和強攻。雖然我軍民付出了非常慘重的代價，但武漢終於難以守住，警備司令部決定撤退。羅總司令在撤出武漢的前壹天，派壹個工兵排帶著三四噸炸藥從漢口到武昌漢陽門碼頭進入防區，並帶了壹道密令，命令組織新建的武漢大學和張之洞在清末創辦的武漢第壹棉紡廠炸毀夷為平地，要求親自掛帥並報告結果。看了羅的命令信後，認為這次轟炸學校和工廠的行動決不能進行。他以為武漢大學剛剛建好，國家已經投入了大量的資金來建設學校。武漢大學是國家培養優秀人才的重要基地，武漢第壹棉紡廠是中國近代工業長期積累的寶貴財產，是生產人民生活用品的平民企業。它們都不是軍事設施。炸了它們，對抗日戰爭沒有好處，還會削弱中國的國力，影響人民的生活，反而會消滅敵人。用他的話來說就是:“我把國家炸成了壹片焦土，以後憑什麽力量繼續抗戰。”蔡孟堅在當時的軍政界以敢作敢為著稱。這壹次，他承認了這個原則，並命令他的部下不顧後果，取消對學校和工廠的轟炸。他壹方面命令部隊往河裏扔炸藥，讓羅派出的工兵排返回漢口。另壹方面，他又打電話給總司令羅報告他的意見和決定。羅卓影接電話後非常生氣，不聽蔡孟堅的解釋。他只是說:“這是命令！”蔡孟堅說:“如果總司令認為我在軍隊面前違抗命令，我願意渡河到漢口總司令部去接受軍事懲罰。”這時，羅也對這件事感到壹頭霧水。他不知道如何處理這件事。他對蔡孟堅的話無言以對，只好掛斷電話，接受了取消轟炸學校和工廠的事實，保住了武大和第壹棉紡廠。
後來證明，蔡孟堅當時的做法不僅是勇敢的，而且是完全正確的。在不久前的長沙會戰中，長沙守軍不等敵人進城就放火燒城，導致長沙市民流離失所，無家可歸。長沙人民怨聲載道，紛紛上書省政府和重慶中央政府，壹時人心惶惶。為了穩定民心和士氣，蔣介石也不得不罷免湖南省主席，槍斃長沙警備司令和另外兩名主官。武漢撤軍後不久，蔡孟堅被任命為軍政署守備總隊總隊長，負責抗戰期間軍政署各軍械庫、軍火庫、糧庫等單位的防禦工作，繼續為抗戰勝利而戰。