七七事变后，抗日战争全面爆发。薄一波同志在山西成立了抗日决死队，杜均立即报名参战，被编入第三中队（实为一个团），跟着队伍开始了艰苦的抗日游击战争。1940年8月，“百团大战”拉开了序幕，杜均也随团参加了战斗。最初，杜均所在的三团任务是北上寿阳，在马首车站阻止日军西进。他们炸毁车站、扒掉铁路，阻止了日军西进。日军恼羞成怒，回过头来烧杀抢掠，实行“三光政策”，经常发生上百人、甚至几百人被日军集体烧死或枪杀的惨剧。杜均他们怀着刻骨的仇恨跟在后面追打日寇，逐个收拾敌人的据点，最后把敌人驱赶到一个叫关家垴的山庄。杜均个头虽不高，但步法灵活，身体强壮，是部队有名气的重机枪手，在多次战斗中都屡建奇功，大显神威。这次他们集中火力猛冲猛打，眼睛都打红了，直打得敌人横尸遍野，溃不成军，最后2000多敌人全被歼灭，缴获了大量的枪支弹药。为此，刘泊承、陈锡联、陈赓等首长还专门到团里慰问。
敌后抗日战争是最艰苦的，杜均亲身经历了那种残酷，也凭着一种顽强的斗志战胜了灾难，走出了困境。吃糠咽菜、忍饥挨饿、风餐露宿、冬无寒衣的日子是刻骨铭心的记忆。发烧了，只能喝点辣椒水发汗。一次在行军途中遭到敌人袭击，部队背水一战，必须强渡过河，才能摆脱敌人的追击。正值寒冬，河水已经结冰，对岸还有敌人阻截。杜均和战友们不顾一切跳入刺骨的河中，冒着枪林弹雨强行渡河。他亲眼看到许多战友倒在河中，破碎的冰块上沾满了血迹，河水都染红了。在他们最终上岸时，衣服都被冻成了冰坨。他们用枪托打碎身上的冰，又匆匆赶路了。
1944年9月，为配合部队南下，杜均负责组织机枪手进行技术培训。在回师部的路上，天黑路陡，他不慎掉下崖去，摔折了腰骨，苦于没药，只好找把干草垫在腰下安心静养。眼睁睁看着部队南下了，而杜均只能留在原地。为了躲避敌人的搜索，杜均白天被人背到山洞里，晚上才能回村里睡觉。吃的是秫米饭、白开水，根本没有蔬菜，更别指望其他营养了。几个月过后，杜均可以拄棍儿下地了，就和老百姓一起干农活，照顾其他几个伤病员。一年后，他们经过千难万险，突破了敌人的重重封锁，终于到了根据地，找到了部队，重又扛起了机枪，投入了反“扫荡”的战斗。
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