לשם כך החלה "ההגנה" לשתף פעולה עם האצ"ל והלח"י בהקמת גוף מאוחד שינהל מאבק מתואם בבריטים, בשם תנועת המרי העברי. על התנועה פיקחה ועדה מיוחדת מטעם הנהגת היישוב, ועדת X, שבה ישבו נציגי הקבוצות הפוליטיות המרכזיות, על מנת לתאם את פעולות המרי המשותפות. במשך קיומה של התנועה (בשנים 1945–1946) בוצעו 11 פעולות גדולות, שמונה מהן על ידי הפלמ"ח ושלוש על ידי האצ"ל והלח"י, בנוסף לפעולות קטנות רבות. הבולטות בפעולות אלה, שבוצעו על ידי "ההגנה" והפלמ"ח, היו: פריצת מחנה עתלית ושחרור 200 מעפילים מהמחנה ופיזורם ביישובי הסביבה, פיצוץ מסילות ברזל וסירות משמר בריטיות בליל הרכבות, התקפות על תחנות משטרה בריטיות בליל המשטרות ועל שדות תעופה בריטיים, פיצוץ תחנות רדאר שפעלו לאורך החופים וגילו ספינות מעפילים, ופיצוץ עשרה גשרים בו זמנית ברחבי הארץ, ששימשו מעבר אל עבר מדינות שכנות בליל הגשרים. זו הייתה פעולה גדולה, מתואמת ומורכבת של אנשי הפלמ"ח שלא הייתה כמותה עד אותה עת.
כתגובה לפעולות המרי, ערכו הבריטים ב"שבת השחורה", ב-29 ביוני 1946, מצוד נרחב שבו נאסרו חברי "הגנה" ופלמ"ח רבים. הצבא הבריטי הטיל עוצר על הדרכים ועל הערים, בעיקר בעשרים ושבעה יישובים שראה בהם כבסיסי "הגנה". כ-2,700 איש נעצרו, ראשי מוסדות היישוב ו"ההגנה" נכלאו, ונשק רב של "ההגנה" התגלה בסליקים, אחד הגדולים שבהם היה בקיבוץ יגור. בעקבות "השבת השחורה" וההרוגים הרבים בפיצוץ מלון המלך דוד שביצע האצ"ל וש"ההגנה" דרשה ממנו לדחותו, פנה חיים ויצמן בבקשה למניעת פעולות רחבות נוספות מצד תנועת המרי, והנהלת הסוכנות נעתרה לכך. ראש המפקדה הארצית, משה סנה, התפטר מתפקידו לאות מחאה, ואת מקומו תפס ישראל גלילי. בכך פורקה למעשה תנועת המרי העברי. מאוגוסט 1946 המשיכה "ההגנה", בנפרד מהאצ"ל והלח"י, במאבק נגד הבריטים, בעיקר נגד מתקנים בריטיים שחיבלו במאמץ ההעפלה, כמו פיצוץ תחנות הרדאר על הר הכרמל.
התארגנות צבאית.
בקונגרס הציוני ה-22 שהתכנס ב-1946 בבזל, ביקש דוד בן-גוריון להיות הממונה על תיק הביטחון בסוכנות היהודית, תפקיד שלא היה קיים עד אז. הוא החל לתחקר לעומק את הנושא הביטחוני עם אנשי "ההגנה" וכן עם יוצאי הצבא הבריטי והבריגדה, והגיע למסקנה כי מבנה ארגון ההגנה לא מתאים עוד לצורכי הביטחון העתידיים. הוא צפה כי הבריטים יעזבו בקרוב את גבולות הארץ ועמד על כך שיש להכין את "ההגנה" ככוח צבאי משמעותי, לא רק כנגד התקפות הערבים בארץ ישראל אלא בעיקר כנגד פלישת מדינות ערב, כי רק לחימה בנשק תכריע את קיומה של מדינה יהודית עצמאית. למרות זאת, בצבא העתידי שתכנן, הוא נטה להסתמך יותר על יוצאי הצבא הבריטי שלחמו בצבא מקצועי ופחות על פיקוד ה"הגנה" שפעלו רוב הזמן במחתרת, ולכן פחות סמך על כך שיהיו מסוגלים לעמוד בקרבות מורכבים כנגד צבאות סדירים. חששו התבדה בתחילת מלחמת העצמאות, כשהכוח הצבאי המרכזי שהנהיג את המלחמה היה זה שהרכיב ארגון "הגנה".
חברי "ההגנה" באותה עת שובצו בשני כוחות לוחמים: האחד "חיל המשמר", שהיה כוח לשמירה על היישובים והורכב מתושביהם המבוגרים יותר, והשני "חיל השדה", כוח שהורכב מצעירים בעלי כושר קרבי שאומן למשימות קרב ולחימה. לצדם פעל הפלמ"ח במסגרת של פלוגות המגויסות גיוס מלא. פיקוד "ההגנה", המטכ"ל שלה, "המטה הארצי" ואנשי הש"י היוו את "מנגנון הקבע", עליו בוסס הפיקוד הבכיר של צה"ל במלחמת העצמאות.
הפעולות שנעשו בשנים אלו לקידום "ההגנה" מבחינה צבאית מקצועית היו:
ההעפלה והתיישבות.
בשנים 1945 – 1948 התעצמו פעולות העפלה והמוסד לעלייה ב' הביא ארצה למעלה מ-70,000 מעפילים ב-64 ספינות. אנשי הפלי"ם של הפלמ"ח פיקדו על הספינות, הושיטו אותן ואבטחו אותן, ואנשי "ההגנה" הורידו את המעפילים על החוף. "ההגנה" החלה לפעול בקרב הפליטים היהודיים שוכני מחנות העקורים באירופה ובקרב עצורי מחנות קפריסין. שליחי "ההגנה", מהם גם חיילי הבריגדה, סייעו לתנועת הבריחה להעביר פליטים ממזרח אירופה למערבה ומשם - לארץ ישראל (המוסד לעלייה ב' נטל תחת חסותו מפעל זה), וכמו כן ארגנו את פעולות ההעפלה ושליחת הספינות ועסקו בהכשרתם הצבאית והמנטלית של צעירים המיועדים לעלייה, שהיוו את בסיס הגח"ל במלחמת העצמאות. נפתחו באירופה מחנות אימונים מיוחדים שבהם הוכשרו לוחמים לעתיד. כמו כן גייסו אנשי "ההגנה" מתנדבים יהודים, אנשי המח"ל, כדי שיעזרו ללחימה על הקמת המדינה. בארצות ערב ארגנה "ההגנה" את צעירי הקהילות במצרים, עיראק, לוב וסוריה לקראת עלייה לארץ. עולים הוברחו מארצות ערב דרך גבול הצפון במסגרת מערך ההעפלה מארצות המזרח. אחת מספינות המעפילים שהביא "המוסד לעלייה ב'" באותה תקופה (1947) הייתה "אקסודוס". מאבקם של מעפיליה כנגד גירושם חזרה לאירופה לאחר תפיסת האוניה התפרסם בעולם כולו. התגובות המזועזעות בעולם העלו על סדר היום את בעיית הפליטים היהודיים, השפיעו על דעת הקהל בבריטניה ובארצות הברית, וככל הנראה גם השפיעו על דיוניה של ועדת אונסקו"פ של האו"ם שהחליטה לבסוף על תוכנית החלוקה והקמת מדינת ישראל, כשהיא מייחסת משקל רב לצורך לפתור את בעיית הפליטים החותרים לארץ.
"ההגנה" המשיכה בפעולות ההתיישבות בארץ, בהקמת היאחזויות פלמ"ח ובאבטחה והקמה של 11 הנקודות בנגב, באוקטובר 1946.
נשים בהגנה.
עיקרון שיתוף הנשים ב"הגנה" נקבע כבר בחוקת תרפ"ה (1924) בה נאמר כי ה"הגנה" פתוחה להצטרפות "כל עברי ועבריה". בסעיף ז' של 'אושיות ההגנה' נקבע שהארגון "פתוח לפני כל יהודי, או יהודיה, הנכון והמוכשר למלא את חובת ההגנה הלאומית". ועוד נקבע כי החברות בארגון היא "חובה וזכות כאחד של כל איש ואישה בישראל." רוב החברות ב"הגנה" מילאו תפקידי שירות, שהיו מקובלים כתפקידי נשים בצבאות העולם. מיעוטן הגיעו לתפקידים מבצעיים דומים או זהים לתפקידי הגברים, בעיקר חובשות, קשריות ונשקיות.
במלחמת העולם השנייה, עם גיוסם של גברים רבים לצבא הבריטי ולכוחות המגן, דרשו הנשים לגייסן למרות התנגדות ניכרת של גורמים ביישוב בארץ ושל שלטונות הצבא הבריטי. 4,000 מתנדבות - מתוך 30,000 המתנדבים הארץ ישראלים. - הצטרפו לחיל העזר של הצבא (.A.T.S) וחיל העזר של חיל האוויר (.W.A.A.F). בתפקידי פיקוד ומינהל, אלחוטאיות, מחסנאיות, פקידות, אורזות מצנחים, נשקיות, אחיות רפואה וטבחיות. חברות הגנה רכשו ניסיון צבאי, ארגוני ופיקודי שהיה לעזר רב עם הקמת חיל הנשים ב"הגנה" ובצה"ל. בין חברי ה"הגנה" שהתנדבו לצנוח מעבר לקווי האויב באירופה היו גם שלוש חברות. שתיים מהן, חנה סנש וחביבה רייק - נפלו בשליחותן.
בראשית מלחמת העצמאות מילאו חברות "הגנה" בחי"ש ובפלמ"ח תפקידים חיוניים במערך הצבאי ובמערך העזר. בייחוד בלט תפקידן בליווי שיירות. הפיקוד העליון הורה על הוצאת נשים מתפקידי לחימה והעברתן לתפקידי העזר. רק חברות מעטות נשארו בתפקידים בחזית. בהן למשל, שלוש טייסות, שאחת - זהרה לביטוב, נפלה בטיסה מבצעית.
מ"ההגנה" לצה"ל.
"ההגנה" ניהלה את השלבים הראשונים של מלחמת העצמאות. לחטיבות הלוחמים שלה וליחידותיה השונות תרומה מכרעת לניצחון במלחמה, ועל בסיסה הוקם למעשה צה"ל.
המאבק על דרכי התחבורה.
מיד עם קבלת תוכנית החלוקה על ידי העצרת הכללית של האו"ם ב-29 בנובמבר 1947, תקפו את היישוב היהודי כוחות ערביים בלתי סדירים, שהורכבו בעיקר מערביי ארץ ישראל. על היישוב הגנו בעיקר אנשי "ההגנה".
שלב זה בלחימה, שבו ניצבה "ההגנה" על שמירת היישובים העבריים ולחמה על צירי התנועה, התנהל תוך כדי יציאת הבריטים מארץ ישראל וכונה בשם "המאבק על התחבורה". כוחות "ההגנה" נלחמו בשלושה אזורים עיקריים: לחימה בערים המעורבות כדוגמת ירושלים, טבריה, צפת, חיפה ויפו; לחימה ביישובים היהודיים המבודדים באזורים שבשליטה ערבית; ולחימה על צירי התנועה והכבישים שהיו יעד מרכזי להתקפות הכוחות הערבים. האזורים הבעייתיים ביותר בלחימה על התנועה היו צירי התחבורה החיוניים לירושלים ובעיית הקשר בין אזורים בתוך העיר והיישובים שסביבה, והכבישים ליישובים היהודיים שישבו בתוך האזורים הערביים בנגב ובגליל. הלחימה על הדרכים מחודש דצמבר 1947 הייתה קשה ורבת קורבנות. כך, הדרך לירושלים נפרצה ונחסמה לסירוגין, ומרבית הדרך מתל אביב ועד אליה נמצאה בשליטה מלאה או חלקית של הערבים. התנועה אל הערים נעשתה בדרכים עוקפות רבות שלאחר מכן גם הן נעשו מסוכנות. כביש ואדי-עארה בצפון נחסם לחלוטין בחודש מרץ.
כתגובה לחסימת הדרכים, החלה "ההגנה" להפעיל שיירות של מכוניות, משאיות או אוטובוסים שמוגנו חלקית מפני ירי. כלי הרכב המשוריינים הורכבו על בסיס כל רכב אזרחיים. במערך הגנת ואבטחת השיירות השתתפו לוחמי הפלמ"ח וההגנה, נהגים בשכר ומתנדבים מן היישוב היהודי. השיירות סבלו מהתקפות הכפריים הערבים שישבו לצידי הדרכים והסתייעו בכנופיות שונות ובאנשי צבא ההצלה. גם הבריטים, עד לעזיבתם, סיכלו כל אפשרות של השתלטות יחידות "ההגנה" על נקודות שליטה אסטרטגיות על מנת שהשיירות יוכלו לעבור. כך, השיירות לירושלים סבלו מהתקפות חוזרות ונשנות עם אבדות רבות וחלקן כלל לא הגיעו ליעדן. מניעת האפשרות להעביר ציוד אספקה ונשק לעיר הוביל לחשש שירושלים כולה תיפול לידי הלגיון הירדני, עד שנפרצה דרך בורמה אליה. מספר שיירות, שיירת הדסה לירושלים, שיירת הל"ה לגוש עציון, שיירת חולדה לירושלים, שיירת נבי דניאל לגוש עציון ושיירת יחיעם לקיבוץ יחיעם הנצור - הושמדו כולן או חלקן. כישלון השיירות הוביל לזירוז מבצעי ההגנה למען כיבוש אותם אזורים.