令部第一科科长。1936年5月，任西方野战军司令部参谋长兼第一科科长，参与组织西征战役。6月9日，聂率西方野战军出击三边，攻占定边、临地、曲子、环县等地，为实现红军三大主力会师创造了条件。此后，他又担任红一方面军参谋长，参加山城堡战役。1937年，入抗日军政大学学习，并兼任四大队大队长。
抗日战争期间.1937年7月，聂鹤亭任中共中央军委作战局局长。同年8月，任中央军委参谋部部长。1938年初调任八路军驻武汉办事处高级参谋，后入延安马列学院学习。同年冬到晋察冀抗日根据地，任八路军冀