개전 초 이용문은 연락 겸 독전 요원으로 서울 방어선에 투입됐다. 성북 경찰서에서 약 5백명의 장병을 지휘하며 항전하다 北 전차대의 공격을 받고 부대가 와해되자 부하들과 함께 남산에 숨어서 게릴라전을 전개했으며 김종필 前 총리는 회고록에 '이용문 장군이야말로 서울을 버리지 않고 끝까지 버틴 유일한 지휘관'이라고 밝힌 바 있다. 9.28 수복까지 조선인민군의 점령 하에 있는 동안 행상으로 변복하여 북괴군 동향을 분석하였다. 1951년 6월 준장으로 육군본부 작전교육국장이 되었고, 이 당시 박정희를 차장으로 발탁했다. 전쟁 중 발생한 부산 정치 파동 때는 신태영 국방장관이 "병력을 부산으로 보내 원용덕 장군을 도와주라"고 지시하는 전화를 받자 단호하게 "제가 작전국장으로 있는 한 절대로 파병은 못합니다. 전쟁 중인데 병력을 빼내 정치적 목적으로 사용하는 것도 이적 행위입니다!"라며 야당 제압에 쓰일 것이 확실한 경무대의 병력 차출 명령을 거부했다. 박정희와는 의기투합하여 뒤에 일어난 5·16 군사정변과 유사한 군사 반란을 계획했던 것으로 확인되었다. 

그 뒤 제9사단 부사단장으로 현리전투를 지휘하였고 이후 수도사단장으로 수도고지 및 지형능선전투에서 美 제 5포병여단의 화력지원 하에 중공군 제12군 산하 34사단과 35사단의 집요한 인해전술을 물리치고 고지전 공방에 성공하여 휴전협상의 유리한 고지를 점하게 하는 수훈을 세우게 되어 태극무공훈장에 추서되었다.
53년 남부지구경비사령관으로 지리산 일대의 빨치산 토벌 작전을 지휘하였으며, 재임 중 전라북도 남원군에서 비행기 추락사고로 순직했다.
이용문은 순직 때까지 휴전을 반대하였고 끝까지 북진하여 통일을 이루어야 한다고 주장하였다. 이용문은 휴전교섭을 위한 한·미 정치회담에도 확고한 의견과 구체적 방안을 갖고 있었고, 남부지구경비사령관이 된 뒤에도 경비행기를 타고 남원으로부터 수시로 대구에 날아가 육군본부 참모들에게 자기의 소견을 제기하곤 했다. 순직 당일에도 당시 휴전을 앞두고 복잡 미묘한 내외 정세와 국군의 태도에 대한 정책수립에 대해 '휴전반대 방책'을 갖고 악천후 속에 미군 콜린스 대장을 만나기 위해 대구로 날아가다가 순직한 것으로 알려지고 있다.
이용문이 육군본부의 장교들과 의견을 나눴던 곳은?
대구