1939年夏，140师奉命担任汩罗江守备任务。不久又调往平江接替21师防务。是年7月，该师归属夏楚中79军节制（79军序列的中有一个师是82师，这支部队也出自黔军，但是彼此系统不同，关系不大）。同时师长宋思一调任军委会高参，以副师长李棠升任师长。李棠是安徽桐城人，号浣生，是东北讲武堂的毕业生。原先在47师任旅长，宋思一调任140师师长时经由卫立煌介绍来140师担任副师长。由于李棠与薛岳比较接近，而薛岳是走陈诚路线，此番将宋思一调职、李棠升充，之后又将起辅助作用的835团团长张涛调升有职无权的副师长，就是削何扩陈的明显例子。宋思一后来长期任职于贵州的戒严、防空司令等职。解放军解放上海前挂名京沪杭警备副总司令，上海被解放军解放后担任贵州绥靖公署副主任、警备司令。1949年12月率部起义。1954年被捕，1975年特赦释放后任贵州政协常委。1984年病逝贵阳。 是时该师序列为：
师长李棠、副师长张涛、参谋长熊江 第835团，团长陈 肃 第837团，团长万徐如 第840团，团长牟龙光（代理） 补充团，团长何希濂 第140师在归属79军序列后，79军军长夏楚中为达到吞并该师的目的派遣军部高参熊江、龚传文来担任140师的参谋长和步兵指挥官（140师并没有步兵指挥官这个编制，只有当四团制部队缩编为三团制的部队时才安排步兵指挥官一职）。作为抵制军长夏楚中的做法，师长李棠便将赴任的两个人搁置在一边，任何命令、文件都不让熊、龚两人参与，这两人也知趣，上任不久即相继去职，返回军部。事后140师全师官兵上报军政部此事，军长夏楚中为安慰该师，以免事态扩大，便亲自去该师视察，以示关系，借以稳定该师官兵。 第140师常驻湘北新墙河一线拒敌，较长时间与日军对峙，不时有小规模的攻防战。驻防新墙河的部队中有一支是出自老25军的102师。俗话说老乡见老乡，两眼泪汪汪，所以140师与102师下级官兵常互相走动，彼此照顾。
位于140师新墙河对岸的是日军第33师团，该师团企图尽早攻占麦城，不料在攻击通城以东的时候为140师840团牵制进三天，在接下来的进攻中又遭到837团一个营、840团两个营的阻击，又延误了三天方才继续进军。 140师在两次阻击日军失败后变更部署，以835团一个营接替940团在322高地的防务，命令840团全力收复南楼岭、葛斗山阵地。 日军在经过322高地时遭到835团张承颜营猛烈阻击。为摆脱威胁，于是全力攻击322高地，但是数日进攻皆告失败。就在日军进攻322高地的同时，也派其主力攻击被840团收复的南楼岭、葛斗山阵地。而840团依靠山岭地势的险要，历时三天皆未让日军的企图得逞。不久友军82师出现在日军后尾，将其截成八段，使日军粮弹难以得到接济。 第33师团进攻受挫的同时，进攻第4军101、106师团也受到阻挡，胶着数天后日军全部撤回原始阵地。 第140师在麦市战役中与82师并肩作战，阻敌33师团的进攻，致使日军右路纵队孤军深入，因后援不继，左路又无法支援的情况下全线溃退。在第一次长沙会战中建立了战功，为此师长李棠、团长牟龙光荣获宝鼎勋章。140师在是役中阵亡千余人，毙敌亦千余人。
1939年12月11日，140师奉命收复湖北通城。师部以835团攻击景山，切断景山日军与通城的联系，再配合840团围攻通城。840团则以浚水西岸的葛蒲港以及通城东山外的石臂寺为突破口，进攻通城。 进攻的第一天，835团攻击景山失利。840团却从突破口一鼓作气攻至通城北部。之后师部命令835团放弃对景山的攻击，全部转移至通城南郊协助840团攻城，同时以迫击炮助战。战至第三天，迫击炮射程已进入城内，攻城的两个团也已进至城角下。城内日军慌乱不已，增援通城的一个大队，也在途中遭到82师伏击，结果逃回出发地。第五天，日军又派遣两个中队实施增援，被837团阻挡在浚水河岸。城内日军在两路援军被击退后龟缩城内继续顽抗。既而因140师缺乏攻城武器，攻城只能依靠步兵爬城攻击，伤亡极大。攻城十余日，伤亡官兵七百余人，仍无收获。 师长李棠见攻城不利，援军无望，日军又随时可能出城与其援军包挟，不得已率部后撤到通城东南丘陵地带与敌相持。并于15日夜以该师工兵爆破铁柱港大铁桥，阻隔日军。此后第140师就驻留在通城地区监视城内日军动向。
1940年1月1日凌晨，第140师乘日军疲困疏于防备之际再次攻击，并占领了通城周围的杜婆岭、张家山据点。不久第140师主力又夜袭寒婆山与鼓鸣山，歼敌百余名。 由于在近一月的战斗中140师仍没攻下通城，只得奉令停止攻击，撤回金井休整防守。此时全师奉军委会令，将所属三个团的番号分别改为418、419、420团，140师调属27军建制。 是时该师序列为：
师长李棠、副师长张涛 第418团，团长陈 肃 第419团，团长徐定远 第420团，团长牟龙光 补充团，团长程奎朗 第二次长沙会战爆发后，日军首先攻击第4军驻守的新墙河防线。激战数日后，第4军渐感不支，防线有随时被突破的危险。140师此时奉命在新墙河后方第二线的横坡岭、栗山巷一线构筑工事阻挡日军。其中420团布置在栗山巷、鸭婆山、桃花山阵地，418团布置在长乐街月亮山阵地，野战补充团布置在横坡岭、栗山巷一线构筑工事，419团为师预备队。 日军首先以第3师团进攻月亮山阵地，418团在与日军激战竟日达到滞延日军的目的后撤往栗山巷后方休整。日军占领月亮山后继续向横坡岭、栗山巷、鸭婆山、桃花山阵地推进。140师野战补充团接着与日军交战，日军以炮兵火力、飞机火力支援，连日遭受轰击，该团第3营伤亡最大。但是仍牢牢掌握着阵地。日军见补充团阵地无法突破，便集中主力主攻420团阵地。420团数处阵地被突破，后得到95师的增援才挡住了日军。经过六天的激战，140师任务完成，后调长沙东南地区休整。 第二次长沙会战结束后，140师开赴衡山集结整训。1940年10月军委会颁布了所有部队补充团建制撤消的命令，140师的补充团也随之撤消。此时副师长张涛调往军政部任职，调98师参谋长毛定松接任副师长。
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