日軍佔領青島前，沈鴻烈下令沉船堵塞青島港航道，炸燬了日商工廠。此舉得到了蔣介石的嘉許。撤離青島後，沈鴻烈本人去了徐州，謁見李宗仁。李宗仁指示他把部隊帶到曹縣去。在曹縣，沈鴻烈接到蔣介石的電令，要他在曹縣待命。他的海軍陸戰隊和青島市的警察、幹部撤到了魯東南，幹部們都作鳥獸散了，陸戰隊和警察後來參加了慘烈的臨沂保衛戰，立了大功，但傷亡慘重。

蔣介石逮捕韓復渠後，對韓所遺職務，必須迅速決定公佈，以安人心。三路軍總指揮一職，比較單純，也無人逐鹿，當即口頭指定韓的副手孫桐萱代理；山東省政府主席一職，比較複雜，覬覦者頗不乏人。當時有人建議在下列諸人中選任：一是李品仙軍長，當時駐防山東曹縣及隴海路附近，李是桂系，第五戰區司令長官李宗仁希望桂系在本戰區內佔有更多的地盤；二是二十四集團軍總司令龐炳勳，當時駐防魯南臨沂，與韓同屬西北軍，多年來，想當省政府主席，一直未能如願；三是孫連仲總司令，駐防颱兒莊一線，與韓同出身於西北軍；四是後方一批山東籍國民黨元老政客，主張魯人治魯，希望由山東人出任山東省政府主席為宜。蔣認為以上諸人，都不合乎要求，蔣的意中主席人選是具備下列條件：（一）與韓及其集團有密切關係，並能取得彼等信任，但又不是同一派系；（二）不屬蔣的嫡系，但又忠於蔣；（三）不會造成軍閥割據，尾大不掉。

蔣介石認為沈鴻烈符合條件，加上當時張學良遠在歐洲，東北軍已經被蔣介石分拆使用，沒有多大實力了，於是就在開封召見了沈鴻烈，面授機宜，隨即行政院正式特任沈鴻烈為山東省主席兼保安司令。

沈鴻烈不同於韓復渠，他對抗戰是很積極的。接受命令後就趕到了曹縣，與山東省政府留守人員交接。此時，山東省政府已經成了空架子，只有民政廳長李樹椿在此辦理交待，還怪話連篇，說他的生活三要素是飽吃、酣睡、等死。財政廳長王向榮帶著民生銀行的員工，不知去向。後經多日打聽，得知在秘密醫治花柳病。建設廳長告老還鄉。其他高中級官員大多逃散。不等他收拾好殘局，日軍第二軍司令官西尾壽造就開始了第一次大掃蕩，沈鴻烈不得不帶著省政府與駐守菏澤的部隊匯合。

歷史上此時日軍沒有發動大掃蕩，沈鴻烈還有個時間到魯西北、魯北發展地方武裝、建立政權。開始還和八路軍合作抗日，後來就追隨蔣介石一心一意反共了。現在歷史發生了極大的變化，他也沒有這種機會。徐州會戰時，沈鴻烈率省政府退向了河南，在豫北一帶遊擊。現在，他奉蔣介石的命令率領省政府到濟南來了。

蔣介石的命令是在劉一民飛機失事當天下的，蔣同時還命令何應欽到濟南來。劉一民脫險通電發出後，何應欽是不能來了，但沈鴻烈身為山東省主席兼保安司令，自然是可以來的。

當時命令下的很急，沈鴻烈來不及帶太多的人，衛隊在過日軍封鎖線時損失很大，過封鎖線後所剩無幾。沈鴻烈也來不及再調警衛部隊，只好向八路軍求援，要求派部隊接應。

直到進入魯西根據地後，沈鴻烈才感覺安全了。八路軍魯西警備二旅，也就是築先縱隊，派出部隊一路護送，將沈鴻烈和隨行人員送過了黃河，到了濟南。

沈鴻烈此時自然知道劉一民已經安全返回濟南了，因此路途中曾經發電請示蔣介石，是否仍然執行前電命令前往濟南。蔣介石的答覆很明確，第十八集團軍教導師也是國軍序列，現在國軍收復了山東省城濟南，理應迎接省主席兼保安司令回任。

如果不是八路軍，而是換做其它雜牌軍佔了濟南，沈鴻烈能不能安全抵達濟南就很難說了。也只有八路軍這種組織紀律很嚴的正規軍，才會一路護送他到自己的根據地來。這一點，沈鴻烈一路上想的很清楚了。因為他本人就曾經幾次差點被部下殺害，對戰亂年代、人心叵測這句話有很深的體會。

也正因為這一點，越接近濟南，沈鴻烈的心裡就越是忐忑不安，越發地對能不能完成蔣介石交給的任務心裡沒底。這一路上八路軍給他的印象太深了，雖然他不知道護送他的八路軍的番號，但感覺很明顯，這絕對是一支紀律嚴明、秋毫無犯的部隊。光看一路上宿營時老百姓和戰士們的親熱勁，舊軍人出身的沈鴻烈就知道，這山東是八路軍的了。恐怕誰都不可能從八路軍手裡把山東奪走了

沈鴻烈是日軍海軍學校畢業的，見識過日軍的軍威，又長期在東北軍中，也知道東北軍的軍風軍紀。擔任青島市長期間，也算是殫精竭慮，給青島市政建設作了許多工作。本人又是一個不謀