抗日战争爆发后仅仅一年多时间，北平、天津、上海、南京、广州、武汉等各大城市就相继沦陷，各沿海主要港口也被日军占领，云南成为抗战大后方，滇越铁路一时成为我国最为重要的运输通道。
中国最重要的运输通道
由于大批内迁企业、工厂、机关、学校的人员、物资经滇越铁路进入西南大后方，大量来自海外和我国东部地区的抗战物资和民用物资绕道滇越铁路由云南运入西南各省和其他内地省份，滇越铁路还承担着抢运积存在海防、河内的各种战略物资和民用物资的任务。一时之间，滇越铁路运输异常繁忙，客、货运输量急剧上升。民国二十七年（1938年）、民国二十八年（1939年），滇越铁路的运量达到自通车以来的最高峰。民国二十七年（1938年），货运量近40万吨，民国二十八年（1939年）又猛增至50余万吨，为民国八年（1919年）的3倍多。民国二十七年（1938年）售出客票4200多万张，民国二十八年（1939年）售出4500多万张，比民国十六年（1927年）增长22倍。
滇缅公路修通后，尽管也承担相当一部分的运输任务，但运输的主要是国外援华物资，其中大部分又是美国援华物资，再加上汽车的运量毕竟有限，滇缅公路的路况又比较差，对运输多有限制。所以，至民国二十九年（1940年）日军占领越南，切断滇越铁路运输之前，滇越铁路几乎都是当时中国最为重要的国际通道。
日军对滇越铁路的狂轰滥炸
日军视滇越铁路为眼中钉、肉中刺，从民国二十七年（1938年）9月起就恃其空中优势，肆无忌惮地对滇越铁路进行一次又一次的狂轰滥炸，企图切断这条国际运输通道。
比如，民国二十八年（1939年）12月，日军轰炸芷村车站，投下大量炸弹，车站站房、机务段车房、水塔、宿舍全部被炸毁，死伤200多人。民国二十九年（1940年），日军轰炸白寨大桥，炸弹正中一列行驶中的旅客列车，死伤旅客200多人。由于日军的轰炸，白寨大桥曾被毁、小龙潭大桥钢梁桁架一端倾落在南盘江中，等等，影响铁路运输不小。令人惊奇的是，日军曾对著名的“人”字桥轰炸达几十次之多，但因“人”字桥架设在两座高山夹峙的深涧之中，不知投了多少次的弹，但均未投中，桥身一直屹立完好。
面对日军的狂轰滥炸，滇越铁路方面和铁路工人临危不惧，不怕牺牲，一面呈请军方加强防空力量，一面坚守岗位，全力以赴，采取一切办法，抢修被毁铁路，基本上做到了随炸随修，保证了列车的基本通行。如小龙潭大桥被炸，钢梁坠入江中，抢修队先以“之”字形便线及便桥临时通车，接着以枕木垛钢塔架逐步将炸毁的钢梁顶起，置于原高度以上，以三孔“工”字便梁替代炸毁部分，实现了正线通车，又在通车条件下进行主梁横梁的修复。
铁轨上、车站中，一个个的弹印和一个个的弹坑，是写在钢铁上的证词，诉说着日军狂轰滥炸的罪恶行径。在日军的狂轰滥炸下，在2年多时间里，铁路运输仍未被完全切断，使滇越铁路一度成为我国最为重要的国际运输通道，是铁路工人用生命书写的传奇。正是这种不折不挠、永不言弃的精神支撑着中华民族的抗日战争，最终迎来抗战的胜利。如果说法国修筑滇越铁路是向云南插进了一根“吸血管”的话，那么，抗战期间的滇越铁路，毫无疑问，是由“吸血管”变成“输血管”了。
