在抗日战争时期,八路军部队不断发展壮大。1937年8月,红军改编为八路军时共4.5万人,遵照中共中央的决定,八路军3个师分别以晋东北之五台山、晋东太行山、晋西吕梁山以及晋南太岳山一带为活动地区,广泛开展游击战争,打击敌人,壮大抗日武装。10月23日,一一五师政委聂荣臻奉命率一一五师一部创建晋察冀抗日根据地。11月7日,建立了抗日战争时期的第一个军区--晋察冀军区(北岳、冀中、平西、平北、冀东),此后,又创建了晋绥(晋西北、大青山)、晋冀豫(太行、太岳、冀南)、冀鲁豫(冀鲁豫、鲁西、湖西)、山东(鲁中、鲁南、冀鲁边、清河、胶东、滨海)等军区。到抗日战争结束的1945年8月,八路军的3个师分别兼任山东军区、晋绥军区、晋冀鲁豫军区和晋察冀军区。