1937年11月太原失守后，根据中共中央和毛泽东的指示，八路军总部作出了分兵发动群众，开展独立自主的敌后游击战争，创建华北敌后抗日根据地的部署。

　八路军第115师以一部在聂荣臻率领下，创建晋察冀抗日根据地，师部率主力南下创建以吕梁山为依托的晋西南抗日根据地；令第129师由正太路南下开辟以太行、太岳山脉为依托的晋冀豫边抗日根据地；令第120师继续创建晋西北抗日根据地。

晋察冀边区是以山西五台山区为中心，包括平汉铁路以西、平绥铁路以南、同蒲铁路以东、正太铁路以北的广大地区，具有重要的战略地位。1937年9月下旬，遵照毛泽东关于五台山脉地区应使之成为重要的游击战争区域之一，现在就宜于加紧准备的指示，罗荣桓即率第115师工作团开赴冀西阜平、曲阳地区，着手进行创建抗日根据地的工作。10月下旬，第115师主力奉命南下后，留独立团、骑兵营、师教导队、总部特务团和一部分随营学校学员，约3000人，在聂荣臻率领下，继续发展晋察冀边区抗日武装和创建抗日根据地。为进一步打开局面，聂荣臻立即率留下的部队分别向察南、冀西、五台和定襄、平山和盂县等四个地区展开，并组成工作团配合中共地方组织宣传抗日，发动群众，成立战地动员委员会、抗日救国会以及农、青、妇等抗日群众组织，建立政权，扩充部队和组织游击队、自卫队、义勇军，不仅使游击队获得发展，而且使主力部队扩大到7600余人。

11月7日，根据中共中央的决定，成立了晋察冀军区，聂荣臻任司令员兼政治委员，下辖4个军分区，各军分区均建立了支队，每个支队下辖3个大队，每个大队由1500至2000人编成。晋察冀军区的成立，使该地区的部队迅速壮大，独立自主的山地游击战争也蓬勃发展起来，对侵占平汉、平绥、同蒲、正太铁路和北平、天津、张家口、太原、石家庄等大中城市的日军构成了严重威胁。11月中旬，日军即调集2万余人分八路对晋察冀抗日根据地实施围攻，经过近一个月的作战，粉碎了敌人的“八路围攻”。至12月下旬，边区发展到30余县，部队发展到2万余人。

1938年1月10日至15日，在河北阜平召开了晋察冀边区军政民代表大会，出席会议的有共产党员、国民党员、各抗日军队和群众团体的代表，有工人、农民、开明绅士、资本家和宗教人士的代表，有蒙、回、藏等少数民族的代表等，共140余人。会议经过民主选举，成立了晋察冀边区临时行政委员会。这是敌后由共产党领导建立的第一个统一战线性质的抗日民主政权，它的成立，标志着八路军首创的晋察冀抗日根据地基本形成。此后，晋察冀抗日根据地在敌后不但站稳了脚跟，而且在强敌围攻中不断发展壮大。

至1938年10月，八路军共作战1500余次，歼敌5万余人，收复大片国土，从山区到平原，建立了晋察冀抗日根据地、晋绥抗日根据地、晋冀豫抗日根据地、晋西南抗日根据地和山东抗日根据地等大块抗日根据地，开辟了广大的敌后战场，部队发展到15万余人，成为华北抗战的主力军。

根据中共中央“巩固华北”战略部署，华北各根据地军民积极开展游击战争，加强根据地建设，巩固和扩大抗日民主阵地。1940年4月，中共中央北方局在山西黎城召开太行、太岳、冀南地区的高级干部会议（即黎城会议）。北方局和八路军总部领导人杨尚昆、彭德怀、李大章，八路军第一二九师政委、太行军政委员会书记邓小平等参加会议。北方局书记杨尚昆主持会议并作政治报告。邓小平就成立冀南、太行、太岳行政联合办事处和财政问题、建军问题发表讲话。会议根据中央的指示，结合华北的实际，总结抗战两年多以来的工作，讨论形势、任务和策略等问题，提出了巩固与扩大抗日民主根据地的“建党、建军、建政”三大任务。会议要求各地做好反“扫荡”的准备工作，为发展和巩固抗日民主根据地而努力奋斗。

在晋察冀抗日根据地，日本侵略者实施“治安肃正计划”，于1938年11月和12月连续两次围攻冀中区，占领大部分县城，并深入根据地寻找人民抗日武装主力决战。为了进一步发展冀中平原的游击战争，巩固抗日民主政权，贺龙、关向应奉中央军委命令，率领八路军第一二○师主力，于1938年12月下旬由晋西北开赴冀中，执行巩固冀中、帮助八路军第三纵队和扩大自己的三大任务。1939年2月，第一二○师和冀中区领导机关共同组成以贺龙为书记的军政委员会，统一领导冀中区的各项工作。同时，建立以贺龙、吕正操为正副总指挥，关向应为政治委员的冀中总指挥部。为了破坏日军机械化部队的活动条件，冀中军民拆城墙，毁公路，在宽阔平原上挖了大量道沟。在连续粉碎敌人第三、第四、第五次围攻之后，冀中总指挥部于４月下旬集中七个多团的兵力，在河间县齐会村一带，歼灭日军700余人，取得平原地区歼灭战的重大胜利。在斗争中，第一二○师由初到冀中时的6300多人发展到2.1万人，胜利地完成在冀中的任务。９月下旬，由冀中返回晋西北途中的第一二○师主力，在晋察冀部队的配合下，利用山区有利地形和群众条件，在灵寿县陈庄地区以伏击战歼灭日、伪军1000余人。

10月25日至12月8日，日军纠集2万余兵力，向晋察冀的北岳区进行冬季大“扫荡”。11月初，晋察冀部队在第一二○师部队的配合下，在河北省涞源县雁宿崖、黄土岭成功地进行伏击围歼战，两战共歼敌1500余人，打死日本独立混成第二旅团旅团长阿部规秀中将。这是中国抗战史上八路军击毙的日军最高级别的指挥官。11月中旬，日军采取分路合击战术直插抗日根据地腹地。八路军沉着应敌，经过43天大小108次战斗，毙伤敌军3600余人，胜利地粉碎了敌军的“扫荡”。

在这次反“扫荡”作战中，伟大的国际主义战士、加拿大共产党员诺尔曼·白求恩医生，在抢救八路军伤员时感染中毒，不幸于1939年11月12日在河北唐县病逝，为中国人民的解放事业献出了宝贵的生命。白求恩受加拿大和美国共产党的派遣，率一支医疗队于1938年初来中国，３月底到达延安，不久赴晋察冀边区。他以精湛的医术，抢救了无数生命垂危的伤员，培养了大批医疗卫生骨干。他逝世后，中共中央发出唁电，毛泽东写了《纪念白求恩》的文章，高度颂扬他的国际主义和共产主义精神。

1939年2月，以八路军第四纵队为基础，在平西抗日根据地组成冀热察挺进军，萧克任司令员，统一指挥平西、平北、冀东地区的抗日游击战争。到1940年底，晋察冀抗日根据地已发展到同蒲铁路以东，正太、石德铁路以北，长城以南的广大地区，成为拥有1500余万人口的华北最大的抗日根据地。

晋冀豫抗日根据地是中共中央北方局和八路军总部机关所在地。1938年12月下旬，刘伯承、邓小平率第一二九师师部、第三八六旅和先遣支队进到平汉路以东冀南平原地区。1939年1月，日、伪军３万余人分十一路对冀南根据地进行大规模“扫荡”。八路军依靠广大群众，破坏铁路、公路交通，利用道沟，在广阔的平原上展开游击战争。部队分散到各处袭扰敌人，摸清日军行动规律，再集中优势兵力，出敌不意地伏击围歼来敌。1月至3月，八路军共进行较大的战斗100余次，毙伤日、伪军3000余人。７月初，日军驻太原第一军司令官梅津美治郎指挥５万余人，从同蒲、正太、平汉、道清各铁路线先后出动，向晋冀豫根据地进行“扫荡”。这时第一二九师主力已从冀南返回太行山区。在八路军总部统一指挥下，各部进行反“扫荡”作战。到８月底，共进行大小战斗70余次，歼灭日、伪军2000余人。1939年年底，第一二九师又主动发起邯（郸）长（治）战役，毙伤日、伪军700余人，收复黎城、涉县两县城，攻占一部分敌据点，打破敌人的分割企图，使太南、太北两区又连成一片。1940年４月黎城会议后，第一二九师再次进行整编。从６月开始调整军区、军分区。８月，成立由杨秀峰任主任的冀南、太行、太岳行政联合办事处，发布施政纲领，开展政权建设和经济建设工作。至此，晋冀豫根据地发展到北接晋察冀边区，东北至津浦路，西至同蒲路，南至黄河的广大地区。

在冀鲁豫抗日根据地，1939年２月，八路军第一一五师第三四四旅代旅长杨得志等率部分兵力，从晋东南进到濮阳、内黄、滑县一带，随即和地方武装合编为冀鲁豫支队，开展游击战争。到年底，部队扩大到7000余人。1940年４月，黄克诚率八路军第二纵队主力由太行山区东进到冀鲁豫边区，同冀鲁豫支队会师合编，成立冀鲁豫军区，黄克诚兼任司令员，崔田民任政治委员。同时，成立鲁西军区，萧华任司令员兼政治委员，杨勇任副司令员。到1940年底，冀鲁豫根据地向南发展到陇海路，西面、北面接连晋冀豫根据地，东面与山东根据地相邻。１９４１年１月，冀鲁豫边区行政主任公署成立，晁哲甫为主任，崔田民、贾心斋为副主任。

晋西北抗日根据地对于陕甘宁边区，既是屏障，又是通往华北各根据地的交通要道。八路军第一二○师干部战士同广大汉、蒙、回等各族人民团结战斗，多次粉碎日、伪军的“扫荡”。1940年2月，第一二○师主力从北岳区返回晋西北，成立以贺龙为书记的晋西北军政委员会。同时，成立续范亭为主任的晋西北行政公署和以林枫为书记的晋西区党委，全面加强对这个地区的领导，开展根据地建设和对敌斗争。大青山游击支队团结蒙、汉各族人民，在战胜日、伪、顽军的夹击中巩固和发展起来。８月，晋绥游击区行政公署驻绥办事处成立，下设三个专员公署和绥东游击区。这一年，晋西北军民三次粉碎日、伪军发动的万人以上的大“扫荡”，胜利地保卫了根据地。１１月７日，晋西北军区成立，贺龙兼任司令员，关向应兼任政治委员，统一领导大青山以南，汾离公路以北，东至同蒲路，西至黄河边的广大地区的抗日游击战争。

山东抗日根据地是联结华北和华中的纽带，为加强山东的工作，1939年3月，陈光、罗荣桓奉命率八路军第一一五师师部及第三四三旅第六八六团，由晋西到达鲁西地区。首战樊坝，全歼伪军一个团８００余人。５月，在泰（安）肥（城）地区的陆房战斗中，第一一五师领导机关胜利突围，粉碎了日军的合围“扫荡”。１９４０年春，第六八六团等部攻占鲁南山区的费县白彦镇，消灭反动民团１０００余人。并粉碎日、伪军的三次进攻，毙伤敌８００余人。此后，他们同山东纵队协同作战，多次粉碎日、伪军的“扫荡”及国民党军队的进攻。到１９４０年底，第一一五师、山东纵队和地方武装扩大到１３万余人，建立和发展了冀鲁边、湖西、鲁西、鲁中、胶东、清河等抗日根据地，并使山东根据地同华中抗日根据地连接起来。

1943年在华北一些地区开始对日伪军发起攻势作战，由游击战向运动战发展。1944年2月，太行区军民发起春季攻势作战。1944年6月至8月，太岳军区第二、第四分区部队在河南济源和山西垣曲地区发起豫北战役。

1944年5月18日，中央指示冀鲁豫分局和军区向水东地区增派兵力和干部，极力扩大水东抗日根据地，开辟水西抗日根据地，打通了与新四军五师北上部队的联系。

1944年9月，太行区党委和太行军区按照中央指示，抽调军区第三团、第三十五团组成豫西抗日先遣支队，由皮定均任司令员、徐子荣任政委，挺进豫西。初步打开了豫西抗日局面，随后，太岳军区派八路军豫西抗日第二支队进入豫西，解放了新安、渑池等县大部地区，打开了洛（阳）西抗日局面，开辟了豫西抗日根据地。

1945年8月，中国八路军各部队执行命令，晋察冀军区担负着收复平绥路东段、平汉和津浦路北段、北宁路南段及其周围广大地区的任务，并向北平、天津、 保定、张家口、石家庄等大城市进攻。晋察冀部队解放了察哈尔省和热河省全境及其他一些大中小城市。

晋冀鲁豫军区向平汉、同蒲路沿线进攻，收复县城30多座，逼近开封、新乡等地，对拒绝投降的日伪军发起进攻，解放黄河沿岸地区 。

晋绥军区分南北两线反攻，北线占领归绥周围的敌伪据点，南线以太原为进攻中心，在同蒲路两侧展开进攻，解放了绥远和山西广大地区。山东军区部队组成五路大军反攻，歼灭日伪军6万多人，解放了山东108县中的100个县，山东各解放区连成了一片。