红军拿下了东山。贺炳炎却躺在敌人丢弃的阵地上昏迷不醒。随后赶到的贺龙来问病情，卫生员告诉他贺炳炎的整个右臂被炸成肉泥状，骨头全碎了，只留下一点皮连着肩膀。只有锯掉胳膊才能保住性命。不巧的是，当时仅有的一点医疗器械已驮运转移了，一时半会儿运不回来。救护医生当即让人从老乡那里找来一把锯木头的锯子，决定用它来锯掉贺炳炎受了重伤的右臂。为了消毒，他们把锯子在开水中煮了一个小时。就要动手锯臂了，却找不到麻醉药。当时贺炳炎还处于昏迷，就那样开始锯，只是在他的眼上蒙了一条毛巾，还有几个红军战士在边上摁着他，怕他醒来后害怕、乱动。锯到一半，贺炳炎给疼醒了， 他扯下毛巾，对摁着他的那几个战士说：“都靠边。”又对医生说，“接着锯吧。”

贺炳炎看到医生的手在轻轻地发抖，怎么也不敢使劲，又鼓励说：“我自己都不怕，你还怕什么？来吧！”说完，把毛巾咬在嘴里，然后闭上了眼睛。又开始锯了，贺炳炎紧紧咬着毛巾，豆粒大的汗珠很快就爬满他的脸。手术前后共用了2小时16分钟。贺炳炎嘴里的毛巾被他咬得稀烂。

做完手术，贺龙走到跟前，当时锯下的胳膊就扔在一边。贺龙俯下身子，心疼地看着大汗淋漓的贺炳炎，看着他那张因为剧痛而苍白如纸的面孔。贺炳炎含着眼泪问贺龙：“总指挥，我以后还能打仗吗？”贺龙紧紧地握住老部下的左手，用肯定的语气说：“你还有一只手嘛！只要我贺龙在，就有你贺炳炎的仗打！”

然后，贺龙在地上的那摊血里捡了些东西，攥在手里。那以后，红军每次进行战斗动员的时候，贺龙就会打开他随身携带的手帕，然后肃然地告诉同志们：“这是红军师长贺炳炎的骨头渣！”手术后，贺炳炎仅仅在担架上躺了6天，就又勒马率部驰骋沙场了。

1937年抗日战争全面爆发。10月，八路军120师716团团长贺炳炎和团政委廖汉生接到贺龙、关向应的指示，带716团直插敌后，首战雁门关。奉命后，贺炳炎率部进行3天的急行军，按时到达雁门关西南10多里的才窝村。16日，就在日军从大同集结了300多辆汽车，满载武器弹药准备运往忻口的时候，贺炳炎得到情报后，果断做出决定：伏击。

部队埋伏在一个南低北高的山沟里，沟底尽是山洪冲下的乱石，汽车路顺沟由南向北而上，南端有一座小石桥。上午10点，敌人长蛇般的车队拖着滚滚烟尘渐渐进入伏击圈。贺炳炎在望远镜中仔细观察敌人的一举一动。待百十辆敌车全部进入包围圈后，他用左手使劲往下一砸，顿时，全团的步枪机枪一起发出怒吼。敌人的弹药车被打中了，火光冲天，爆炸声响成一片。

战斗正酣时，通信员报告：从广武方向开来的日军车队，已驶进黑石头沟，这个车队也有百余辆车，满载着向忻口增援的弹药和士兵。这队日军下车后，正爬山往这边增援。听着汇报，贺炳炎都听见天上敌人增援作战的飞机引擎声。他决定，伏击目的已经达到，不可恋战，立即得把部队重新拉上山。在这个过程中，716团的伤亡增大，贺炳炎的胸前也被一颗子弹横着穿过，把皮袄穿了两个洞。日军的代价显然更大，经过激战，716团此战共歼灭日寇300余人，击毁敌汽车20多辆。但这一战的意义还远不只如此，雁门关伏击战告捷，打破了“日军不可战胜”的神话，有力地振奋了民族精神，海内外报纸称之为“雁门关大捷”。毛泽东在和英国记者贝特兰的谈话中也以此为例，说明“八路军起了非常大的作用”。贺炳炎因此获得了统一战线政府的通令嘉奖。雁门关伏击战，作为120师抗战之初有代表性的一仗，载入了八路军英勇抗战的光荣史册。

1942年，贺炳炎受命由抗日前线到延安，入军事学院和中央党校学习。

1944年11月，贺炳炎率数百名干部南下洪湖地区，开展抗日游击战争。

1945年4月，中国共产党在延安召开第七次代表大会。参加大会的贺炳炎在休息时见到毛泽东主席笑盈盈地朝他走来，心里十分激动，立即起身举着左手向主席敬军礼。毛泽东对他说：“贺炳炎同志，你是独臂将军嘛！以后就不用敬礼了吧。”