领导太岳抗日根据地的建党、建政、建军工作。1941年1月，薄一波任八路军太岳军区司令员兼政治委员，8月任八路军太岳纵队政治委员，同年任新成立的晋冀鲁豫边区政府副主席。1942年10月，任中共太岳区党委书记、中共中央太行分局委员。年底，其率部与陈赓、安子文发动沁源围困战，并将日军、伪军逼退出沁源。1943年12月，薄一波赴延安入中共中央党校学习，随后参加中共七大，并当选中央委员。
第二次国共内战.1945年，日本投降后，中共中央决定成立晋冀鲁豫中央局和晋冀鲁豫军区，薄一波任中央局