Con l'ingresso del Regno Unito prima e degli Stati Uniti d'America dopo nella guerra contro il Giappone, Wei fu trasferito nella Cina meridionale come comandante del XI Gruppo d'Armate nazionalista. In seguito nel 1943 sostituì il generale Chen Cheng come comandante delle forze di spedizione cinesi, note come Forza Y. Essa consisteva di oltre 100.000 soldati nazionalisti e partecipò a importanti operazioni terrestri a sostegno del generale statunitense Joseph Stilwell nella Birmania settentrionale. A differenza di molti suoi contemporanei, Wei fu in grado di lavorare efficacemente con i comandanti statunitensi.
Il generale Wei Lihuang (a destra) e il generale Long Yun a cavallo mentre passano in rassegna le truppe della Forza di spedizione cinese nel marzo 1944
Cominciando la loro offensiva dallo Yunnan l'11 maggio 1944, le truppe di Wei catturarono Tengchong il 15 settembre dopo due mesi di pesanti combattimenti. Procedendo verso sud nonostante la forte resistenza nipponica, le forze del generale alla fine si unirono alle divisioni cinesi a Wanding in Birmania il 27 gennaio 1945. Il successo di questa offensiva permise agli Alleati di riaprire la rete di rifornimenti sulla Strada della Birmania in Cina attraverso Ledo, in Birmania, ora chiamata Strada di Ledo. In contemporanea con le operazioni di trasporto aereo esistenti su The Hump, (come i piloti Alleati avevano ribattezzato l'estremità orientale delle montagne dell'Himalaya), la Strada di Ledo permise il trasporto via terra di forniture militari dall'India alle basi nazionaliste in Cina.
Wei fu inviato nel nord della Cina per sostituire nuovamente Chen Cheng dopo la guerra, e qui fu posto al comando delle forze del Kuomintang nella Cina nordorientale nell'ottobre del 1947. Dopo essere stato tagliato fuori dalla comunicazione terrestre con il quartier generale del partito a causa della presa comunista di Jinzhou nel Liaoning, egli stava probabilmente pianificando un piano per un'offensiva volta alla riconquista della capitale nazionalista provinciale ma gli fu ordinato di ritirarsi da Chiang Kai-shek. Poco prima della cattura comunista di Mukden (ora Shenyang, nel Liaoning), Wei tornò nella Cina meridionale in seguito alla sua destituzione da parte del suo comandante di campo Du Yuming nell'ottobre 1948.
Nonostante i precedenti successi di Wei, il suo comando del nord-est fu notevolmente infruttuoso. Ignorò gli ordini per più di un anno per ritirarsi e perse 300.000 soldati.
Chiang ordinò gli arresti domiciliari per Wei. Il generale tuttavia si recò a Hong Kong nel 1949, rifiutandosi di rifugiarsi sull'Isola di Formosa (l'attuale Taiwan) insieme a tutto l'ormai decaduto governo nazionalista.
