沟桥一线的守备任务。23日，日军以三个师团在吴淞口登陆成功，其中第十一师团（师团长山室宗武）突破了守军第98师的防线，并与第18军主力在罗店地区发生激战。
9月7日，为了配合友军在罗店地区的作战，第58师第172旅奉命出战，吴继光的第174旅则奉命接替部分友军的阵地，仍继续担任守备任务。此时日军重藤支队（即台湾守备队，司令官重藤千秋）从侧翼包抄罗店，对第174旅阵地发起猛烈进攻。激战中，第348团团长周力行负伤，吴继光于是决定亲自指挥该团，经数次激战，终将日军击退。此后，第174旅与友军各部密切联系，协同在浏河至罗店一线阻击日军逾一个月，其间第174旅阵地不断遭到日军步兵的进攻，以及炮兵和航空兵的猛烈轰炸，始终坚守阵地不退。吴继光还于10月21日晚根据师部的命令组建以营为单位的突击队，主动对当面之日军发起进攻，并迫使日军一度后退。
11月3日，第174旅在伤亡近半的情况下奉命将防务移交给第48军，随后开赴昆山整补。但未及一周，第三战区司令长官部即决定放弃苏州河沿岸的防御，命令参战各部逐次向西撤退。为了掩护大军撤退，吴继光第174旅奉命于11月10日开赴青浦县境的八字桥至白鹤港一线，依托吴淞江布防，以阻挡日军追兵。
吴继光于当天率领第343团和第347团进至白鹤港时，与日军第六师团（师团长谷寿夫）第36旅团（旅团长牛岛满）第45联队（联队长竹下义晴）一部遭遇，他立即命令所部沿吴淞江西岸展开实施阻击，并多次组织反攻，迫使日军停止了追击的脚步等待援军。11日下午，日军第45联队在与第36旅团第23联队（联队长冈本镇臣）会合后，再次对白鹤港发起猛烈进攻。吴继光于此时坚持在一线督战，指挥所部阻挡日军的攻势。激战中，第343团营长应扬、童亚朴先后阵亡，第347团团长钟学栋负伤，吴继光则在指挥作战时不幸被炮弹击中，当场身亡。第174旅此后由第343团团长朱奇指挥继续阻击日军，直到15日才奉命放弃阵地向南京撤退。
1946年2月21日，国民政府追赠吴继光为陆军中将。1956年9月21日，中华人民共和国中央人民政府追认他为革命烈士。1969年3月，获台湾当局批准入祀台北圆山忠烈祠。2014年，入选第一批著名抗日英烈和英雄群体名录。