加了东征战役。1937年12月，昇任陕甘宁边区政府秘书长，负责边区政府日常工作。
抗日战争与第二次国共内战时期.抗日战争爆发后，1938年任八路军驻兰州办事处处长。1941年8月起任中央军委总参谋部一局局长。1945年参与起草了朱德在中共七大的军事工作报告。同年8月，任总参谋部作战部副部长。抗战胜利后，伍修权赴东北，负责颠覆中华民国战后复原工作，被中央军委临时授予少将军衔。1945年9月起，伍修权任中共中央东北局委员，东北人民自治军第二参谋长。1946年1月，任东北民主联军第二