宋任穷、廖汉生、张震三位开国将军曾撰文如此评价宋时轮将军：“他既是一位功勋卓著的战将，又是一位军事教育训练专家、军事科技研究工作的卓越领导者和造诣颇深的军事理论学者，对革命战争和我军建设作出了重要贡献。”将“功勋卓著的战将”“军事教育训练专家”“军事科技研究工作的卓越领导者”“造诣颇深的军事理论学者”这些称谓串联起来，宋时轮“一代儒将”的形象便鲜活地跃然于人们眼前。
1932年7月，红一方面军主力在广东南雄发起水口战役，击溃了粤军15个团。在这场罕见的战役中，宋时轮率领独立第3师驰援处境一度十分危急的红5军团，带领部队英勇拼杀，与兄弟部队一起沉重打击了南进的粤军，基本稳定了中央苏区南翼。时任红一军团政委的聂荣臻后来回忆：战场上“尸横遍野”，“河沟里的水泛着红色”，“双方伤亡之大，战场景象之惨烈，为第二次国内革命战争时期所罕见”。
1933年2月第四次反“围剿”斗争中，在江西宜黄的黄陂地区，宋时轮指挥所部与兄弟部队并肩作战，一举全歼国民党军第52师，俘敌师长李明。随后，他又率部连续作战，歼灭国民党军第59师并俘敌师长陈时骥。黄陂一仗共歼敌近两个师，俘敌近万人。蒋介石对这次失败十分伤心，他在给陈诚的手谕中写道：“惟此次挫失，凄惨异常，实有生以来惟一之隐痛。”
1948年6月中旬，粟裕决定首先攻占开封，之后聚歼援敌。为配合开封战役，宋时轮奉命率华野第10纵队进到河南上蔡地区，协同中原野战军一部，阻击由平汉路东侧北进的蒋军胡琏兵团，与敌血战6昼夜，保障了开封之战的胜利。紧接着，为保证华野主力消灭河南睢县、杞县地区的区寿年兵团，他又率部进入杞县城。6月29日，被称为蒋军“五大主力”之一的邱清泉兵团之第5师、第70师向杞县城东南的桃林岗阵地发起攻击，宋时轮指挥部队顽强阻击，经过7昼夜激战，歼敌5000余人，受到了华野首长的高度评价。
