民政府按中国陆海空军战斗序列改编需要，改称“国民革命军第十八集团军”，编入第二战区序列（战区长官阎钖山），并进入晋北担任游击。改名后中国共产党内部习惯上仍称其为八路军。八路军总部及115师、120师、129师进入山西后，即参加与日军的正面交战。虽然在平型关战役获得胜利，然而此后仍与第二战区的国民革命军友军接连在忻口战役失利。于此同时，八路军决定在日军战略区创建抗日根据地，并划分出晋察冀军区（平绥路以南、同蒲路以东、正太路以北、平汉路以西），由聂荣臻为军区司令员兼政治委员；晋绥察军区（在晋西、察西、绥东成立）