抗日战争全面爆发后,入抗日军政大学学习,任副队长、队长。1938年起任八路军陕甘宁留守兵团保安司令部参谋处主任、延安警备司令部参谋长,率部担负保卫延安任务。1939年被党中央派到广东,任东江军事委员会书记,负责指挥广东人民抗日游击队,参与领导东江地区敌后游击战争和开辟大岭山、阳台山抗日根据地。1941年太平洋战争爆发后,曾参加组织护送撤离香港的著名民主人士、文化界人士和国际友人至后方安全地区,受到中共中央来电表扬,在国际上也产生了良好影响。1942年起任广东军政委员会委员,广东人民抗日游击总队总队长、参谋长,东江纵队军事特派员。带领广大游击战士在华南各地开展抗日游击战争。在面临日、伪、顽军三方夹击的严峻形势下,他鼓励指战员要坚持战斗下去,随时准备忍受更大的痛苦,甚至准备被逮捕、牺牲。因紧张频繁的战争环境,梁鸿钧30多岁才结婚,妻子怀孕后难产,母子双亡。他强忍悲痛,继续坚持战斗。
1944年冬转战到粤中地区后,筹建广东人民抗日解放军,1945年1月该部成立时任司令员,率部反击国民党顽固派军队对游击区的进攻。同年2月在新兴蕉山反击国民党顽固派军队的围攻中,他亲自到前线指挥作战,多处中弹,壮烈牺牲,时年40岁。(新华社北京3月1日电)