民国23 年，周元进入黄埔军校南宁分校第五期高级班学习，毕业后被任命为国民党第二十一集团军第四十八军第一七三师副师长，少将衔，率部驻守蒙山、荔浦一带。淞沪会战爆发，周元率部随集团军从广西荔浦出发，奔赴抗日前线。  

　　淞沪会战是抗战初期最残酷、最激烈的战斗之一。10 月中旬，第二十一集团军抵上海，此时的上海已是炮火连天，杀声阵阵。10 月17 日周元在陈家行指挥作战中，率部英勇拚杀，虽身负重伤，仍坚持指挥战斗。他的忠勇爱国精神，受到上级嘉奖，晋升为中将副师长兼第五一七旅旅长。  

　　民国27 年2 月，第二十一集团军奉命开赴皖北，周元所在的第一七三师布防在淮南田家庵一线。5 月，日军在台儿庄遭受惨败后，从平、津、晋、绥、苏、皖一带增调13个师团，计30 余万人，分6 路合围中原重镇徐州，妄图歼灭第五战区国民党军主力。第五战区司令长官李宗仁考虑到数十万大军云集徐州一带，正是敌机械化部队和空军最好的攻击目标，遂决定放弃徐州，转移到豫南、皖西一带，寻机再战。为掩护徐州国民党军主力撤退，驻守在淮河中上游的第二十一集团军第七军第一七一师师长杨俊昌奉命率一个团守宿县，阻击沿津浦线南下的日军，周元奉命率一个团守蒙城，阻击蚌埠方向西进之敌。与此同时，日军第十三师团2 万余人，已由南京向蚌埠集结。5 月6 日，日军4000余兵力在飞机掩护下，沿涡河两岸向蒙城进犯。  
　　7 日上午10 时许，周元先后接到双涧、移村搜索队侦察报告，日军已越过怀远县河溜，骑兵已达移村以东的界沟集，3 架日机低空飞行，掩护其地面部队西进。下午2 时许，涡河南岸日军已逼近城郊，并向东门外各村庄猛烈炮击，随后日骑猛扑过来。周元指挥东门外守军顽强阻击。战至黄昏，日军死伤众多，纷纷后退，守军亦伤亡六七十人。夜11 时，守卫城西涡河南岸渡口的一营一连，冒着日军猛烈炮火的轰击，英勇抗击偷渡涡河的日军，终因寡不敌众，撤至城内，日军偷渡得逞。

周元率部保卫蒙城，阻击日军，血战3 昼夜，歼日军千余人，受国官兵虽伤亡2000余人，但拖延了日军对徐州的包围，为李宗仁主力部队的转移赢得了时间。  
　　蒙城县流传着这样一首民谣：“广西省，明江县，有个将军叫周元。带大兵，守蒙城，不顾自己死与生；抗击日寇威名大，杀得鬼子血流红；中华儿女豪气壮，学习将军爱国情。”为纪念这位守土抗战、以身殉国的爱国将领，蒙城人民在东门外古代哲人庄子祠的东侧，筑起高大的陵墓和纪念碑，碑上篆刻“周元副师长殉国记”的碑文，供各界人士凭吊、祭奠；又将城关镇改为周元镇，乐育小学更名为周元小学，以示对周元的怀念和敬仰。