八路军第一纵队：1939年7月初，徐向前、朱瑞奉中央之命率一部分干部由冀南抵鲁南沂水，与山东纵队指挥部会合。8月1日正式成立八路军第一纵队，徐向前任司令员，朱瑞任政治委员，统一指挥黄河以北山东、苏北的八路军部队，8月9日，山东军政委员会组成，第一纵队归山东军政委员会直接指挥。10月，第一纵队与山东纵队指挥机关合并（山东纵队番号仍保留），统一指挥山东地区的抗日斗争。1940年5月，第一纵队番号撤消，由山东纵队指挥所属部队。

    八路军第二纵队：1940年2月，根据八路军总部决定，将一一五师三四四旅、晋豫边支队、独立游击支队、决死第三纵队和河北民军第四团合编为八路军第二纵队。八路军副参谋长左权兼司令员，黄克诚任政治委员。4月，黄克诚奉中央军委和八路军总部的命令，率第二纵队主力三四四旅、独立游击支队和河北民军第一旅挺进冀鲁豫边区，随即与冀鲁豫支队合编，仍称第二纵队，原冀鲁豫支队司令员杨得志任司令员，黄克诚任政治委员。黄克诚奉命率第二纵队主力南下华中后，留在冀鲁豫根据地的第二纵队新编第三旅、民军第一旅，在杨得志率领下，与敌人展开激烈斗争。1941年7月，第二纵队再次整编，杨得志任司令员，苏振华任政治委员，杨勇任副司令员，下辖教导第三旅、教导第七旅和冀中南进支队等。第二纵队仍由八路军总部指挥。1941年12月，第二纵队领导机关与冀鲁豫军区合并。1942年6月，第二纵队番号取消，所属部队划归冀鲁豫军区。

    八路军第三纵队：1938年4月，由吕正操领导的冀中人民自卫军和河北游击军合编为八路军第三纵队，吕正操任司令员，王平任政治委员（7月由程子华接任），下辖第七、八、九、十支队和独立支队、回民支队，共二十一个团6万余人。第三纵队兼冀中军区，归晋察冀军区指挥。1939年1月，一二○师主力抵达冀中，成立了八路军冀中区总指挥部，贺龙任总指挥，吕正操任副总指挥，关向应任政治委员，统一领导冀中的游击战争，第三纵队有很大发展。同年8月，一二○师离开冀中后，第三纵队在极艰苦的条件下坚持抗日战争。1943年秋，吕正操奉中央之命，率部到达晋西北地区，第三纵队建制随即取消。

    八路军第四纵队：1938年5月，根据集总指示，一二○师宋时轮支队与邓华支队回合，编为八路军第四纵队，归晋察冀军区指挥，宋时轮任司令员、邓华任政治委员，同时组成党的纵队委员会，邓华任书记。6月，第四纵队经平北向冀东地区挺进，配合中共冀热边特委领导的冀东抗日武装起义，部队迅速扩大到7万余人。10月，第四纵队和起义武装大部撤向平西整训，撤退中部队受到较大损失。1939年2月，遵照中央军委和集总指示，以第四纵队为基础，成立冀热察挺进军，肖克任司令员，并组成军政委员会，统一指挥平西、冀东、平北地区的武装斗争。至此，第四纵队番号取消。1939年8月，根据中共中央决定，由三四四旅（欠六八七团）与第六支队（欠第四总队）合编为新的八路军第四纵队，辖第四、五、六旅，由彭雪枫任司令员兼政委，坚持豫皖苏边区的斗争。1941年初，皖南事变以后，根据中共中央指示，八路军第四纵队整体改编为新四军第四师，师长彭雪枫兼政委，参谋长张震。

    八路军第五纵队：1940年5月，第二纵队政委黄克诚奉命率该纵队三四四旅、新二旅主力共五个团1.2万余人及教导营500余名干部，由冀鲁豫南下支援新四军。6月，在永城以南新兴集与新四军第六支队回合。中共中央指示，第二纵队归中共中原局直接指挥。新二旅及三四四旅六八七团与皖东北的苏鲁豫支队、陇海南进支队、第四总队合编为八路军第五纵队，黄克诚任司令员兼政治委员，韩振纪任参谋长，吴法宪任政治部主任，辖三个支队共九个团近2万人，执行东进任务。皖南事变后，第五纵队整体编为新四军第三师，师长兼政委黄克诚，副师长张爱萍。

    八路军后方留守处：八路军主力开赴前线抗日后，中央军委将一一五师炮兵营、辎重营；一二○师七一八团、特务营、工兵营、炮兵营、辎重营；一二九师之三八五旅（欠七六九团）、特务营、炮兵营、工兵营等共9000余人组成八路军后方留守处，由肖劲光任主任兼政委，辖八个警备团、七七零团及三八五旅旅部等部。10月12日成立了五县警备司令部及两延河防司令部。何长工任五县警备司令员，郭洪涛任政治委员；陈奇涵任两延河防司令部司令员，白志文任副司令员。同年12月，中央军委决定，将留守处改编为留守兵团。