八路军自建制以来逐步进行扩编，至1945年夏，其下属已经包括山东军区、晋察冀军区、晋冀鲁豫军区、陕甘宁晋绥联防军、晋绥军区、八路军独立第1游击支队、八路军独立第2游击支队、八路军独立第3游击支队、河南军区、抗日军政大学等。总兵力达到102万。
晋绥军区编制如下：
1945年8月20日，八路军晋绥部队解放绥远东部的集宁。图为集宁民众与八路军举行联欢大会
晋绥军区：司令员吕正操、贺龙（后），政治委员林枫、李井泉（后），副司令员续范亭、周士第，参谋长陈漫远，政治部主任张平化，后勤部部长陈希云。
军区教导团：团长李夫克、政治处主任钟师统军区直属第32团：团长李化民、政治委员邓东哲河防司令部：司令员向黑缨神府支队：支队长刘籍甫、政治委员刘北垣、副支队长贾兰芝副、政治委员郝子标吕梁军区
（1945年9月组成）：司令员兼政治委员张宗逊、副政治委员罗贵波、解学恭、参谋长解方、政治部主任罗贵波、副主任何辉
第3军分区：司令员陈刚、政治委员秦立声、副政治委员李梦龄、政治部主任贺翼章、副参谋长刘子仪
临县支队：支队长朱致平、政治委员朱致平（兼）第4军分区：司令员杨秀山、政治委员刘文珍、副司令员张新华、参谋长谷志标、政治部主任颜龙茂
离石支队：支队长朱玉庭、政治委员高诗德、政治处主任马文东第5支队：支队长王文礼、政治委员李恽和第7军分区：司令员兼政治委员马佩勋、政治部主任陈远波洪赵支队：支队长李述应、政治委员吴鉴群第8军分区：司令员王长江、政治委员甘一飞、参谋长杨文安、政治部主任曹光琳
第1支队：支队长林子元、政治委员赵均一、参谋长原金丰、政治处主任赵信林第2支队：支队长林海清、政治委员孙继铮第6支队：支队长张献奎、政治委员陈玉发第18支队：支队长张久德雁门军区
（1945年9月组成）：司令员许光达、政治委员朱明、副司令员孙超群、政治部主任王定一
第2军分区：司令员李文清、政治委员刘华香、政治部主任田麟勋、副参谋长陈阳春神府
第5支队：支队长李加夫、政治委员王展、副支队长李伐东、政治处主任崔明山朔平支队：支队长梁子俊、政治委员戴金川第5军分区：司令员王赤军、政治委员李登瀛、副司令员范忠祥、参谋长周智高、政治部副主任沈新发
骑兵大队大队长王荣福清河支队：支队长周子高第6军分区：司令员孙超群、副政治委员龙福才、参谋长王兰麟、政治部主任王立声
第19团：团长钟志明、政治委员谢才先第20团：团长龙福才（兼）第35团：团长黄新义、政治委员罗斌第11军分区：司令员黄立清、政治委员张毅忱、副政治委员袁光、参谋长曾征、政治部主任袁光（兼）、副主任李兰芳
第3支队：支队长高学贵绥蒙军区
（1945年9月组成）：司令员姚喆、政治委员高克林、副政治委员张达志、参谋长邓家泰、政治部主任饶兴骑兵旅旅长康健民、政治委员李佐玉、参谋长王智、政治部主任王弼臣
第1团：团长朱秉才、政治委员张治珍、政治处主任王星昌第2团：团长黄厚、政治委员赖万生、副团长余有清、政治处主任薛志明第3团：团长姜文华、副团长汪贤才、政治处主任包盛标第9团：团长胡定发、政治委员白炳勋、参谋长罗天泽、政治处主任杨镇高第27团：团长兴中、政治委员钟生溢、副团长韩双亭副、参谋长仇太兴偏清支队：支队长罗成章、政治委员王坚、副政治委员陈寿华、副参谋长梁子俊晋绥野战军
司令员贺龙，政治委员李井泉，副司令员张宗逊，参谋长陈漫远，参谋长张经武，政治部主任甘泗淇、副主任冼恒汉。
第358旅
旅长黄新廷、政治委员余秋里、政治部主任余秋里（兼）
第8团：团长唐金龙、政治委员梁仁芥、参谋长廖述云、政治部主任曾光明第715团：团长罗坤山、政治委员曾祥煌、参谋长鲁赤诚、政治部主任吴融峰第716团：团长张树芝、政治委员颜金生、参谋长张捷九、政治部主任陈浩独立第1旅
旅长王尚荣、政治委员朱辉照、副旅长傅传作、参谋长贾陶、李书茂（后）、政治部主任杨琪良
第2团：团长傅传作（兼）杨一中（后）、政治委员罗洪标副、政治委员袁意奋、参谋长彭济民第714团：团长肖显旺李光汉（后）、政治委员刘月生、参谋长马哲武独立第2旅
旅长许光达、政治委员孙志远、副旅长唐金龙、副政治委员罗志敏、参谋长李硕、廖述云（后）、政治部主任李健良
第21团：团长张新华、副团长黄新武、政治部主任侯承章第36团：团长杨文安、张开基（后）、政治委员严尚林、参谋长柴枫、政治部主任黄家文独立第3旅
旅长杨嘉瑞、政治委员金如柏、参谋长樊哲祥、政治部主任贺翼章
特务团：团长朱声达、政治委员朱民亲第17团：团长刘鸿友、政治委员孙洪志、副团长刘子仪、参谋长刘致善、政治部主任耿翼周独立第4旅
（1945年11月组成）：旅长顿星云、政治委员杨秀山、政治部主任何辉副、参谋长马森
第11团：团长林海清、政治委员孙继铮、副团长蒋玉和、副政治委员张凤飞、参谋长刘斯起第13团：团长王文礼、政治委员曾光明、副政治委员李恽和、参谋长苏洪道、政治部主任李恽和（兼）第14团：团长李述应、政治委员吴鉴群、副政治委员彭胜希、参谋长李涛、政治部主任彭胜希（兼）
1945年8月11日与8月21日，从陕甘宁晋绥联防军中相继分出晋绥野战军、晋绥军区，归中共中央军委直接领导。
1946年6月，发起晋北战役，组建晋北野战军，归晋绥军区建制。
1946年8月29日，中原突围的第359旅返回边区，列入晋绥军区建制。
1946年11月10日，撤销晋绥野战军和晋北野战军，部队统一编成3个纵队归晋绥军区建制：
第一纵队：司令员张宗逊，政委廖汉生，副司令员贺炳炎，参谋长王绍南，政治部主任冼恒汉，政治部副主任张国声。奉命开赴陕甘宁边区作战，调归西北野战军建制。
独立第一旅：旅长王尚荣，政委朱辉照 第三五八旅：旅长黄新庭，政委余秋里
第二纵队：司令员王震兼政委，副司令员彭绍辉，参谋长唐健伯，政治部主任王恩茂。11月22日，第二纵队配合太岳部队参加吕梁战役、汾孝战役。 1947年3月西渡黄河保卫陕甘宁边区。第三五九旅：旅长郭鹏，政委李铨，独立第四旅：旅长顿星云，政委杨秀山。
第三纵队：司令员许光达，政委孙志远，参谋长李夫克，政治部主任杨尚高。1947年8月划归西北野战军。独立第二旅：旅长唐金龙，政委 罗志敏，独立第三旅：旅长杨嘉瑞，政委 孟昭亮，独立第四旅：旅长李夫克兼，政委 王赤军
1947年7月31日，晋绥军区划归陕甘宁晋绥联防军。
1948年3月17日，陕甘宁晋绥联防军改编为陕甘宁晋绥联防军区。晋绥军区改为其下的二级军区。
1948年7月，晋绥军区组建西北野战军第七纵队。
1948年9月，组建西北野战军第八纵队
1948年11月1日，中央军委发布《关于统一全军组织及部队番号的规定》的通令，陕甘宁晋绥联防军改称中国人民解放军西北军区，晋绥军区归西北军区建制。
