战争时期.抗日战争爆发后，红二方面军改编为八路军第120师，周士第任师参谋长，协助贺龙指挥雁门关伏击战，参与创建晋西北抗日根据地。1939年2月率部挺进冀中，兼任冀中区总指挥部参谋长、冀中军政委员会委员，参与指挥黑马张庄伏击战、齐会战斗、陈庄战斗、黄土岭战斗等。1940年10月，任晋西北军政委员会委员，参与百团大战。同年11月任八路军第120师兼晋西北军区参谋长、军区交通司令员。1941年7月起，兼任中国人民抗日军政大学第七分校校长。1942年1月，参与指挥晋绥春季反“扫荡”，并取得田家会战斗的胜利。