参加山城堡战役。1937年2月，任红军前敌总指挥部参谋长。
抗日战争时期.1937年7月，七七事变爆发后，第二次国共合作开始。同年8月，中国工农红军主力改编为八路军，左权任副参谋长，进入华北作战。9月，他协助朱德、彭德怀部署平型关战役和八路军配合忻口战役等行动。1938年初，率八路军总部特务团二营在安泽阻击日军进攻。其后，参与指挥东路军各部粉碎日军的九路围攻，消灭日军4000余人，收复县城18座。同年12月，任八路军前方指挥部参谋长，加强司令部工作建设。1939年7月，指挥八路军总