西安事变和平解决后，国共两党围绕红军改编等问题先后进行了多次谈判，但由于国民党企图通过谈判来削弱、限制甚至消灭共产党及其领导的人民军队，因而使红军改编问题进展缓慢。

    卢沟桥事变后的第二天，中国工农红军将领即致电蒋介石，表示“红军将士，咸愿在委员长领导之下，为国效命，与敌周旋，以达保土卫国之目的”。八一三事变后，全国抗战形势急需红军出师抗战，红军的改编问题始获解决。1937年8月22日，国民政府军事委员会正式发布命令，宣布红军主力改编为国民革命军第八路军。

    根据国共两党达成的协议，中共中央军委于8月25日宣布命令：红军主力改名为国民革命军第八路军(简称八路军)，将红军前敌总指挥部改为第八路军总指挥部，总指挥朱德，副总指挥彭德怀，参谋长叶剑英，副参谋长左权；红军总政治部改为八路军政治部，主任任弼时，副主任邓小平。全军下辖第115、第120、第129师和八路军后方留守处。同日，八路军总指挥朱德、副总指挥彭德怀发出《通电》，“宣布就职”：“日寇进攻，民族危急，敝军请缨杀敌，义无反顾!”“德等愿竭至诚……追随全国友军之后，效命疆场，誓驱日寇，收复失地，为中国之独立自由幸福而奋斗到底。”

    9月11日，国民政府军事委员会按新的全国陆海空军统一序列，将八路军改称国民革命军第18集团军，总指挥部改称总司令部，朱德、彭德怀由正副总指挥改称正副总司令。但八路军的称呼仍被广大指战员和人民群众习惯地沿用下来。

    1938年12月，中共中央军委决定成立八路军前方总指挥部，总指挥朱德，副总指挥彭德怀，参谋长左权，野战政治部主任傅钟。八路军总部率军挺进华北抗日前线后，先后移驻山西省太原市、五台县南茹村、和顺县马坊、石拐镇，洪洞县高公、马牧，沁县小东岭，襄垣县苏村，屯留县故县镇，潞城县北村、武乡县砖壁村、王家峪和辽县(今左权县)武军寺、麻田地区，统领八路军鏖兵华北。

    1940年5月，朱德返回延安军委总部，参加领导全国抗日战争，罗瑞卿接替傅钟任八路军野战政治部主任，彭德怀主持八路军总部工作；1942年5月，左权在指挥作战时壮烈殉国，中共中央军委任命滕代远为八路军总部参谋长。

    1943年9月，彭德怀被调回延安军委总部。10月6日，根据中共中央决定，八路军第129师师部与八路军前方总部合并，保留第129师番号，沿用八路军前方总部名义，直至抗战胜利。