后，调任红四方面军第四军任参谋长，红军大学参谋长兼高级指挥科科长，随张国焘再次南下。1937年，调任中央军委一局局长兼富甘警备司令。
抗日战争时期.抗日战争期间，张宗逊担任八路军120师358旅旅长，进入山西前线，并成功率部在雁门关伏击日军。1938年，他率部转战晋察冀边区，指挥滑石片伏击战。1939年，转战冀中地区，曾参与指挥陈庄战斗；1940年，他回师晋西北地区，参加百团大战，随后兼任晋西北军区第3军分区司令员。1943年，率部返回延安。1945年8月，指挥爷台山战役，阻击进入