根据国共两党达成的协议，1937年8月，中国工农红军主力改编为国民革命军第八路军，简称八路军，团结抗日。该部队仍归属中共中央军事委员会直接领导与指挥。同年9月11日，按照全国抗一的战斗序列，又称为第18集团军。
1937年八路军编制序列，为八路军在最初时期的编制序列。正规编制有115师、120师、129师、陕甘宁留守兵团。初期每个师下辖1.5万人，整个八路军约有4.6万人。
总部
总司令：朱德；副总司令：彭德怀
参谋长：叶剑英；副参谋长：左权；参谋处长：彭雪枫
军医处长：姜齐贤副官处长：习仲勋作战处长：唐延杰
1938年，山西洪洞县马牧村八路军总部合影，自左起分别为左权、彭德怀、朱德、彭雪枫、萧克、邓小平
政治部：1938年2月28日起，为统一对外名义，延安的中央军委总政治部对外称“八路军政治部”，在晋东南的称为“野战政治部”（野政）、“前敌政治部”（前政）、“集政”（第十八集团军政治部）。1943年10月，一二九师政治部人员并入太行军区政治部与野政。1945年8月20日野政改称晋冀鲁豫军区政治部。
主任：任弼时（1937.8-1938.8，1938.2回延安）、傅锺（1938.8.4-1940.5）、罗瑞卿（1940.5-）政治部副主任：邓小平（1937.8-1938.1）、傅锺（1938.1.18-1938.8.4）、陆定一、张际春
八路军在制作手榴弹等武器
组织部部长黄克诚（1937.8-1937.11）、吴溉之（1937.11-1938）、周桓 ；副部长谭甫仁、孙开楚、张南生
组织科长：王平、余秋里、李信、李文楷（1942年5月25日于山西省辽县南艾铺作战牺牲）干部科长：李信、龚竹村（牺牲）青年科长：王宗槐、魏洪亮、曹光琳巡视团：主任余秋里、副主任康庄宣传教育部：部长陆定一，副部长黄镇、王东明（牺牲）、彭加伦（1942年秋）民运指导部：部长傅钟、黄镇（1938.2-1939）、蔡干（1940年-1945年）。副部长王卓如（1940-1941）、陈宦调查研究科长黄远（1939-1941）科长王逸群、洪水敌军工作部：部长周桓、蔡前（蔡干，1938年春）。副部长谢振华、漆克昌、张香山保卫部（1938年改称锄奸部）：部长杨奇清。副部长卜盛光、吴格成第一科科长谭善和：负责保卫总部机关的安全第二科科长李月波（1942年5月25日于山西省辽县南艾铺作战牺牲）、袁立夫（牺牲）、黄天祥（1943年5月于山西和顺县战斗牺牲）第三科科长张广才军法处长：吴溉之、曾传六、周桓（兼）总务处长：年成合、青中兴、陈志彬、姚大非直属政治处：处长李文楷、副主任陈仁常。主任吴玉琳秘书处：秘书长舒同（1937.8-1938.11）供给部长杨立三军需处长：叶季壮
1938年，八路军在河北省涞源县浮图峪村的长城战斗
中国共产党中央革命军事委员会华北分会'，也称“中革军委八路军分会”，1937年8月29日成立，负责在华北前线指挥八路军作战。
八路军太原办事处主任：彭雪枫；中共中央代表：彭雪枫八路军西安办事处主任：伍云甫→ 周子健；中共中央代表：林伯渠 → 董必武八路军香港办事处主任：廖承志八路军南京办事处主任：李涛 → 李克农→ 钱之光；中共中央代表：博古；八路军代表：叶剑英八路军桂林办事处主任：吴奚如（由李克农直接领导）八路军上海办事处主任：潘汉年 → 李克农 → 刘少文八路军兰州办事处主任：彭加伦→ 伍修权（后由赵芝瑞负责）；中共中央代表：谢觉哉八路军武汉办事处主任：李涛→ 钱之光；中共中央代表：董必武八路军重庆办事处主任：王若飞八路军广州办事处主任：云广英（由张云逸直接领导）八路军韶关办事处主任：云广英（由张云逸直接领导）八路军洛阳通讯处主任：刘向三八路军洛阳办事处主任：刘子久 → 袁晓轩八路军渑池兵站八路军迪化办事处主任：陈云 → 滕代远→ 邓发（化名方林）→ 陈潭秋（化名徐杰）；中共中央代表：陈云→ 滕代远 → 邓发 → 陈潭秋八路军衡阳办事处主任：李克农八路军衡阳交通站站长：张元培八路军长沙通讯处主任：王凌波；中共中央代表：徐特立八路军邵阳通讯处主任：王凌波；中共中央代表：徐特立八路军豫北办事处主任：王百评 → 申伯纯八路军皖东北办事处主任：张爱萍八路军驻一战区联络处负责人：朱瑞、唐天际八路军贵阳交通站站长：袁超俊115师
1937年9月，八路军115师即参与平型关战役，图为平型关缴获的部分军需物资
由原红一方面军与陕南第74师编成。红一军团改编为第343旅，红十五军团改编为第344旅，陕南第74师改变为炮兵营和辎重营[2]。
115师师长林彪、副师长兼政委聂荣臻、参谋长周昆、政训处主任罗荣桓、副主任萧华；参谋处长王秉璋
司令部
作战科科长：王秉璋侦查科科长：苏静管理科科长：石新安政训处
宣传部：部长肖向荣锄奸部：部长朱涤新民运部：部长潘振武供给部：部长邝任农卫生部：部长叶青山、副部长谷广善343旅
旅长陈光、副旅长周建屏、参谋长陈士榘，政训处主任肖华。其下属：
685团团长杨得志、副团长陈正湘、政训处主任邓华、王麓水、副主任吴法宪、参谋长彭明治；
一营营长刘德明、教导员李士才、副营长胡炳云二营营长曾国华、教导员袁子清、副营长陈祖林、参谋长杨承德三营营长梁兴初、教导员周长胜、副营长高光中；686团：团长李天佑、副团长杨勇、参谋长彭雄、政训处主任符竹庭
一营营长张仁初、教导员戴润生
二营营长杨尚儒
三营营长邓克明、教导员刘西元；
344旅
旅长徐海东、参谋长陈漫远
687团：团长张绍东、副团长韩振纪、赵凌波、田守尧、常玉清、参谋长兰国清、政训处主任崔田民、副主任谭甫仁；
一营营长郝世英、教导员曹光琳
二营营长颜东山、教导员贺大增
三营营长齐天初、副营长汪家道、教导员齐天初；
688团：团长陈锦绣、副团长韩先楚、参谋长卢绍武、政训处主任刘震、副主任吴信泉；
一营营长刘国清、教导员鲍启祥
二营营长王德荣、教导员张天云
三营营长耿良太、教导员吴大林、副营长徐体山
旅警卫营营长何振亚、教导员李雪三；
师直属部队
师独立团：团长杨成武、副团长黄永胜、参谋长熊伯涛、政训处主任罗元发；一营营长曾保堂、教导员张文松、副营长袁升平二营营长季光顺、教导员张襄国、副营长肖思明三营营长黄寿发、教导员李水清、副营长邱蔚115师随营学校：校长韦国清➤师教导大队：队长孙毅炮兵营骑兵营工兵营辎重营：营长李学先、副营长王福堂120师
八路军士兵在编草鞋
司令部
第一科：科长唐健伯第二科：科长郭辉勉第三科：科长刘忠第四科：科长杜世兴政训处
总务部：部长金如柏组织部：部长朱明宣传部：部长张平化敌工部：部长吴西民运部：部长罗贵波供给处：处长陈希云、副处长赵镕军医处：处长刘运生、副处长蒋耀德教导团：团长彭绍辉、副团长苏启胜、政训处主任刘型358旅
旅长卢冬生（未到任，后为张宗逊）、副旅长李井泉、参谋长姚喆；
715团：团长王尚荣、副团长顿星云、参谋长喻楚杰、政训处主任黄延卿；
一营营长傅传作、副营长邹凤山、教导员彭德大二营营长唐金龙、副营长潘有碧三营营长陈刚、教导员李建良；716团：团长宋时轮、副团长廖汉生、参谋长曾来古、政训处主任伍晋南；
一营营长彭家诗、副营长罗成章、教导员王立忠二营营长陈坊仁、副营长黄新义、教导员王再兴三营营长王祥发、副营长邹声宏、教导员曾祥煌；359旅
旅长陈伯钧、副旅长王震、参谋长郭鹏、政训处主任袁任远；
717团：团长刘转连、副团长陈宗尧、政训处主任刘道生；
一营营长陈外欧、副营长王子良、教导员金忠藩二营营长陈文彬、教导员江勇为三营教导员贺振新；718团：团长文年生、副团长贺庆积、参谋长欧阳家祥、政训处主任帅荣；
一营营长刘昂、教导员王先臣二营营长彭上坤、教导员左爱三营营长徐国贤、教导员侯正果；师直属部队
骑兵营炮兵营辎重营工兵营：营长王兆相、副营长孙超群特务营通信营129师
1938年1月，129师领导人在山西辽县（今左权县）桐峪镇合影。左起：李达、邓小平、刘伯承、蔡树藩
由原红四方面军与陕北红军一部编成。其中红四军改编为第385旅，红三十一军改编为第386旅。红二十九军改编为特务营，红三十军改编为炮兵营、陕甘宁独立第1、2、4团改编为工兵营，第3团一部及关中警卫营改编为辎重营。
师长刘伯承、副师长徐向前、政训处主任张浩、副主任宋任穷、参谋长倪志亮、参谋处长李达；司令部
供给处：处长周玉成、副处长徐林、主任赖勤卫生处：处长钱信忠、主任鲁加汉军法处：处长丁武选锄奸部：部长邱积成留守处：主任阎红彦、副主任甘渭汉教导团：团长张贤约、政治部主任袁鸿化一营营长皮定均二营营长谢家庆、教导员张国传385旅
旅长王宏坤、副旅长王维舟、参谋长耿飚、政训处主任方强、副主任谢扶民
769团团长陈锡联、副团长汪乃贵、参谋长范朝利、政训处主任丁先国
一营营长吴荣正、副营长郑国仲、教导员潘寿才二营营长孔庆德、教导员李定灼三营营长赵崇德、教导员陈美藻；770团团长张才千、副团长胡奇才、参谋长袁渊、政训处主任肖元礼
一营营长卜万科、副营长滕海清、教导员陈生续三营营长张德发、教导员江贤如；386旅
旅长陈赓、副旅长陈再道、参谋长李聚奎、政训处主任王新亭；
771团团长徐深吉、副团长韩东山、参谋长黄新友、政训处主任黄振棠；
一营营长徐其海二营营长邹国厚三营营长吴宗先、教导员刘福胜；772团团长叶成焕、副团长王近山、参谋长孙继先、政训处主任谢富治；
一营营长丁思林、教导员梁天喜二营营长郭国言、副营长韩振江、教导员程悦长三营营长易良品、副营长雷绍康、教导员吴隆煮；八路军后方总留守处
前排左三起：贺龙、谭政、肖劲光、王震、张经武、甘泗淇、苏进
机关驻地延安北关云梯山和云梦山之间的山沟（今称延中沟）。主任萧劲光。
东地区留守处，主任陈伯钧、副主任陈先瑞
第120师359旅718团第120师炮兵营第120师辎重营第120师工兵营第120师特务营第115师炮兵营第115师辎重营西地区留守处，主任王宏坤、副主任王维舟
第129师385旅旅部第129师385旅770团第129师炮兵营：副营长王诚汉、教导员曹德连第129师辎重营：营长陈国栋第129师工兵营：教导员孙文采第129师特务营1937年8月，驻延安的军委后方政治部改编为八路军后方政治部，负责军委直属单位、留守部队、地方部队的政治工作：
主任谭政（红军时期-1938年2月）副主任张际春（1937.8-1937.11）组织科：科长张树才宣传科：科长徐梦秋、赵品三（1938年秋）保卫科：科长郑效峰统战科：负责人刘向三政治巡视团：主任张树才兼机关政治协理员：宋文军委直属队政治处主任乐少华，副主任蔡书彬、赖毅1938年2月调整为：
主任莫文骅（1938.2.28-）组织部长吴光远宣传教育部长赵品三、李兆炳民运指导部长马豫章锄奸部部长丁荣昌联络部（1938年11月统战科改）部长徐彬如总务处处长沈盛发军法处处长莫文骅兼，副处长沈盛发巡视团主任丁荣昌（兼）机关政治协理员：宋文烽火剧团团长：王震之1939年秋，八路军后方政治部改称八路军留守兵团政治部。
举中华民国国旗的八路军
八路军总部及115师、120师、129师进入山西后，参加与日军的正面交战。
虽然在平型关战役获得胜利，然而此后与第二战区的友军接连在忻口战役失利。于是八路军决定在日军战略区创建抗日根据地，并划分出：
晋察冀军区（平绥路以南、同蒲路以东、正太路以北、平汉路以西），由聂荣臻为军区司令员兼政治委员；
晋绥察军区（在晋西、察西、绥东成立）；
晋冀豫军区（正太路以南、同蒲路以东、平汉路以西、黄河以北）以及晋西南军区。
太原会战前期，八路军已经率主力115师、129师南调，到和顺县石拐镇，并建立晋察冀军区。
11月，太原失守。115师除聂荣臻一部留晋察冀创建根据地外，主力转移至汾河流域和晋南，并留一部在太行山，配合129师在晋东南创建根据地。120师仍在晋西北同蒲路北段活动，并化整为零改为游击战。
