1934年1月，马衡接替易培基出任院长一职，继续主持文物大迁徙，并采用科学方法对文物进行保护。马衡到达上海后对文物进行清点，编印了《存沪文物点查清册》。1936年8月，南京朝天宫库房竣工，同年底，暂存上海的文物陆续运抵南京。然而故宫文物的辗转之路远未止于此。1937年7月全面抗战爆发，平津迅速沦陷，危及南京，刚来南京不到一年的文物将再次上路：南京政府下令要求文物紧急装箱，伺机西迁。
第一批文物于8月14日在马衡的监护下迁离南京，沿长江至武汉，后由陆路至长沙，存放于城郊湖南大学图书馆。从英国展览回来还未拆箱的80箱珍贵文物也同批西迁。这批文物中包括甲骨文、钟鼎、碑拓，还有范宽的《溪山行旅图》、李唐的《万壑松风图》、吴道子的《钟馗打鬼图》以及张择端的《清明上河图》等一些名家字画及书法等旷世珍藏。然而南京失守，日军紧逼长沙。1938年春，得到批准后，文物走陆路开始向西南方迁移，行政院指定文物车队绕道桂林以避开湘西一代土匪，再由广西转向贵州，最后安置于贵州安顺的华严洞，并成立故宫博物院安顺办事处。文物刚刚离开长沙，日军飞机便炸毁了湖南大学图书馆。6年之后，1944年豫湘桂会战，桂、柳失守，危及贵州，这批文物又于当年12月迁至四川巴县飞仙岩。
第二批文物于1937年11月20日从南京出发，经津浦路到徐州，再经陇海路到郑州、西安，再转宝鸡，最后经汉中至成都。这批文物主要包括故宫馆藏书画和玉器，共7000多箱，以及古物陈列所、颐和园、国子监的文物共7286箱。这批文物迁移一波三折，途中于郑州曾遇日军飞机轰炸，运送文物专列开入一个废旧货场才得以幸免。汉中至成都由于天气恶劣，路况险峻，有时一段山岩栈道长2里，来回传递一趟文物却需要两三日，这段运输前后花了10个月时间，直到1939年3月才完成。又因成都当地气候潮湿，多雨多雾不利于文物保存，且邻近重庆，7月，这批文物又从成都开始往峨眉山深处搬迁，藏于万年寺藏经阁的大殿中，同时故宫博物院峨眉山办事处成立。
在第二批文物西迁的同时，第三批也在南京陷落前四天通过一艘英国轮船“黄埔号”离开了南京。第三批是西迁文物中数量最大的一批，以陶瓷器为主，不仅有商周、西周陶器，还有隋唐时期的白瓷和三彩陶，另外还包括巧雕和文玩精品。1937年12月9日，雨夜中的浦口码头，满载故宫国宝的“黄埔号”，搭载着一群无助的南京市民，驶向汉口。本预备经汉口转向重庆的文物，由于重庆情势危急，接令转向乐山。途中经宜宾时，运输船发生故障，接驳船只未安排到位，为保证安全，只好将文物暂存于宜宾真武山下的山洞里。最终历经艰险于1939年8月中旬至9月中旬将文物水运至乐山，存放于茶溪附近的山洞里，并成立故宫博物院乐山办事处。
在整个文物分五批南迁、三批西迁的过程中，需躲过日军的轰炸、土匪的拦截、虎狼的威胁、道路的险峻、特务的跟踪等千难万险。在运送过程中，故宫职员在参与文物保护的同时，还要展开清点、索引编目工作，以保证文物数量无一疏漏。他们之中有为文物献身的，也有蒙受不白之冤的。特别是文物西迁的过程辗转曲折，且意外频发。第二批文物存放于重庆时，因木板不堪重负坍塌损坏两件文物；1937年12月，在宝鸡火车站运输至临时仓库途中，又因火车相撞祸及运输车辆，致使一箱黄瓷宫碗和一箱钟罩损坏；文物经由重庆转至乐山途中，朱学侃在察看舱位大小时，失足跌入舱口内，重伤身亡，成为文物迁徙过程中牺牲的第一人。
抗战胜利后，三批西迁文物均运往重庆枇杷山。1946年1月，所有西迁文物在重庆集中装车装船后，踏上了“东归”南京的旅程。直至1947年11月，当年从北平运出的珍贵文物在各省流落长达14年后，终于集结于南京。
（参考资料 ：《抗战时故宫文物的南迁西移》，唐正芒著）