担任方面军总部四局局长，参加西路军作战。1937年1月，率少数作战部队掩护西路军总后勤部，被马家军骑兵分割包围于甘肃临泽。率部坚守苦战数日突出重围。西路军失利后，经历九死一生回到延安。
抗日战争时期.1937年11月，秦基伟任八路军129师独立支队司令员，同赖际发在太行山区发展八路军武装。1938年4月，参加晋东南1938年战役。1938年5月，秦基伟兼任晋冀豫军区第一军分区司令员。1939年起担任晋冀豫军区司令部作战科科长、参谋处处长。1940年6月，调任129师新编第11旅副旅