抗日战争中，八路军的番号实际上只用了不到一个月，便改为第十八集团军。但人们仍习惯地叫他八路军。

１９３７年七七事变爆发，标志着中国全面抗日战争的开始。几天后的７月１４日，中共中央革命军事委员会发布命令：红军以军为单位改组为国民革命军编制，限１０天内准备完毕，待命抗日。７月１５日，中国共产党在递交给国民党的《中共中央为公布国共合作宣言》中再次重申：“取消红军名义及番号，改编为国民革命军，受国民政府军事委员会之统辖，并待命出动，担任抗日前线之职责。”８月６日，红军前敌总指挥部命令红军集中于陕西省三原、富平、泾阳地区，进行改编和开赴华北抗日前线的准备工作。与此同时，中共代表团继续就红军改编问题同国民党进行谈判。

８月１３日，日军开始向上海的中国军队发动进攻，战火一下子烧到了国民政府统治的心脏地区。在此形势下，国共双方终于就红军改编问题达成了一致意见。８月２２日，国民政府军事委员会正式宣布红军主力改编为国民革命军第八路军，并委任朱德、彭德怀为正、副总指挥。８月２５日，中共中央军委发布改编命令，宣布红军主力改编为国民革命军第八路军（简称八路军），红军前敌总指挥部改编为第八路军总指挥部。改编后的八路军下辖３个师６个旅１２个团，共４.６万人。改编的当天，朱德、彭德怀等八路军高级将领即发表就职通电，宣告部队已改编完毕，即将东进抗日。此后，八路军各部陆续开赴华北抗日前线。

八路军以朱德为总指挥，彭德怀为副总指挥，叶剑英为参谋长，左权为副参谋长，任弼时为政治部主任，邓小平为政治部副主任。下辖的陆军第一一五师，以林彪为师长，聂荣臻为副师长；陆军第一二Ｏ师，以贺龙为师长，肖克为副师长；陆军第一二九师，以刘伯承为师长，徐向前为副师长。1937年9月11日，国民政府军事委员会按照全国陆海空军战斗序列，把各“路军”改编为“集团军”。并下达命令：将第八路军改称第十八集团军，八路军总部改称第十八集团军总司令部。朱德改任总司令，彭德怀改任副总司令。9月14日，朱德、彭德怀发布八路军改为第十八集团军的通令。

在抗日战争时期，中国共产党领导的部队主要有八路军、新四军、华南抗日纵队（习惯上称华南抗日游击队）和东北抗日联军，它们分别战斗在华北、华中、华南和东北等地区。

抗日战争爆发后，国民政府大本营和军事委员会为抵御日军的进攻，在军事体制上将全国划分为若干战区．战区以下以集团军、军团来统辖各军、师进行作战。抗战初期，设有9个战区、33个集团军、38个军团，兵力有建制军104个(其中有四个新编军)、骑兵军5个、步兵师228个、骑兵师12个、炮兵团22个。

附：十八集团军编成时被授予将军军衔的将领

中将 ：

朱　德　1937.9 第二战区副司令长官兼第十八集团军总司令

彭德怀　1937.9 第十八集团军副总司令

叶剑英　1937.9 第十八集团军参谋长

林　彪　1937.9 第十八集团军115师师长

贺　龙　1937.9 第十八集团军120师师长

刘伯承　1937.9 第十八集团军129师师长

萧　克　1937.9 第十八集团军120师副师长

宣侠父　1937.9 第十八集团军总参议

少将：

左　权　1937.9 国民革命军第十八集团军副参谋长

聂荣臻　1937.9 国民革命军第十八集团军115师副师长

周　昆　1937.9 国民革命军第十八集团军115师参谋长

陈　光　1937.9 国民革命军第十八集团军115师343旅旅长

周建屏　1937.9 国民革命军第十八集团军115师343旅副旅长

徐海东　1937.9 国民革命军第十八集团军115师344旅旅长

黄克诚　1937.9 国民革命军第十八集团军115师344旅副旅长

周士第　1937.9 国民革命军第十八集团军120师参谋长

张宗逊　1937.9 国民革命军第十八集团军120师358旅旅长

李井泉　1937.9 国民革命军第十八集团军120师358旅副旅长

陈伯钧　1937.9 国民革命军第十八集团军120师359旅旅长

王　震　1937.9 国民革命军第十八集团军120师359旅副旅长

徐向前　1937.9 国民革命军第十八集团军129师副师长

倪志亮　1937.9 国民革命军第十八集团军129师参谋长

王宏坤　1937.9 国民革命军第十八集团军129师385旅旅长

王维舟　1937.9 国民革命军第十八集团军129师385旅副旅长

陈　赓　1937.9 国民革命军第十八集团军129师386旅旅长

陈再道　1937.9 国民革命军第十八集团军129师386旅副旅长

附2：关于第二战区和太原会战

1937年8月20日，国民政府颁发大本营关于国军战争指导方案，成立了第二战区，任命阎锡山为司令长官。10月13日军事委员会任命黄绍竑为副司令长官，作战区域在晋、察、绥。该战区成立后，首先编成第六、第七两个集团军。驻绥远的汤恩伯第十三军亦隶属第二战区。此后，由中国共产党领导的第十八集团军以及由卫立煌统辖的第十四集团军等部队陆续入晋，开赴前线。自9月13日大同失守至11月8日太原陷落，该战区进行了太原会战，中方参战部队有第二、第六、第七、第十四、第十八、第二十二等6个集团军(共15个军、42个师、11个旅)，约30万人。