總），以朱德為總指揮，彭德懷為副總指揮；葉劍英為參謀長，左權為副參謀長；任弼時為政治部主任，鄧小平為副主任。八路軍下轄一五師、一二○師、一二九師。一一五師師長林彪，副師長聶榮臻；一二○師師長賀龍，副師長肖克；一二九師師長劉伯承，副師長徐向前。準備開赴山西前線，加入第二戰區（晉綏）序列。
同日，朱德、彭德懷向全國通電就職。
1937年9月初，朱德總司令在三原北的耀縣舉行紅軍抗日誓師大會，彭德懷陪同周恩來，並林彪、徐向前一行人於5日先抵太原，準備和第二戰區司令長官閻錫山會商紅軍參戰事宜。
盧溝橋事變後，日軍在華北未遭到嚴重的打擊，長驅直入，兇焰正熾，山西即將成為華北的西戰場。面對日軍進攻的山西省地方實力派閻錫山——紅軍出師後的第一個和主要的合作者，當日本帝國主義的勢力在華北步步擴張之際，從反共轉而同意與中國共產黨聯合抗日，邀請共產黨人薄一波等到山西，幫他組織山西救國同盟會和另建新軍——山西青年抗敵決死隊。閻錫山想利用共產黨的經驗來保持他經營多年的山西“王國”。這樣，山西的民眾抗日運動在“七七”事變前已開展起來。
平津失陷後，中共華北黨組織動員了大批黨員和愛國學生到山西參加抗戰，山西的救亡運動更形高漲，一時成為華北抗戰的中心。彭德懷在其回憶錄中曾談到，當年赴太原一路所見民眾抗日情緒之高：“沿途人民夾道歡迎，送水送茶，擁塞於途，饅頭烤餅，扔滿車箱。”“……街談巷議，無不希望紅軍早日參戰。到太原時，人民盼望共產黨和紅軍參戰之心更切。”
在日軍即將闖入山西之際，閻錫山把他的舊軍（晉綏軍）部署於大同一帶，準備與日軍一戰。紅軍出師，也準備首先開赴大同前線。但當週恩來、彭德懷等趕赴晉北時，陽高、天鎮相繼失陷，山西形勢急轉直下。閻錫山眼看日軍長驅入晉，他戰無信心，不戰又無以回答山西民眾。他知道，挽救晉局，必須借重八路軍之力，急請周恩來、彭德懷等與他共商防守之計。
周恩來、彭德懷、徐向前從大同驅車，直抵雁門關下太和嶺第二戰區前線司令部。閻錫山拿出了他籌劃的方案：以晉綏軍6個軍的兵力在平型關、沙河、繁峙一線上佈置一個口袋陣，要求八路軍與高桂滋軍共同防守平型關。
周恩來同意閻錫山的計劃，同時指出，八路軍將發揮特長，運用運動戰與游擊戰的結合，配合友軍圍殲日軍。彭德懷具體提出，以友軍堅守平型關正面，八路軍一一五師隱蔽集結於敵前進道路的側面，從敵側後夾擊進攻平型關之敵；八路軍一二○師則位於晉西北地區，待機側擊進攻雁門關之敵。閻錫山表示同意。
9月19日，一一五師勞師遠至，即奉總部命越五臺、出長城，於平型關西之大營鎮集結待命。21日，朱德、任弼時、左權率總部抵太原，中共中央軍委前方軍分會立即舉行會議。會議討論山西戰局及八路軍的作戰計劃，大家一致同意彭德懷關於配合友軍側擊進攻平型關之敵，爭取打勝仗，鼓舞士氣民心的意見。23日，總部進抵五臺之南茹村。當日，朱德、彭德懷下令一一五師選擇地形，進入伏擊狀態，相機出擊。24日，一一五師師長林彪，副師長聶榮臻親臨前線，指揮所部三四三旅之六八五團和六八六團，在平型關外設伏。25日晨，部隊向正在開進的日軍板垣師團二十一聯隊一部及輜重部隊發起突襲。以勇敢頑強的近戰肉搏，殲滅日軍1000餘人，繳獲大批軍械物資。八路軍也付出重大犧牲，傷亡600餘人。
自抗戰以來，日軍在華北橫衝直撞，至此，遭到八路軍的痛擊。英國路透社報道說，日軍以前沒有與中國有名的紅軍作戰，現在碰上了，就不容易佔便宜。
早在洛川會議上，由於對紅軍作戰方針存在著不同的看法，彭德懷和毛澤東曾就紅軍出師問題個別交談。彭德懷認為，紅軍的游擊戰與運動戰有不可分割的關係。而毛澤東作戰方針的基點是游擊戰，這對於馳騁湘鄂贛閩，以劣勢裝備動輒整團、整旅地“吃掉”國民黨政府軍的紅軍將領來說，無疑將是一個戰略性的轉變。9月12日，毛澤東電告彭德懷：“在和國民黨談判中，應著重解釋我軍獨立自主的山地游擊戰爭這個基本原則”，紅軍則要“堅持依傍山地與不打硬仗的原則”。9月21日，毛澤東向彭德懷再次強調他的看法：“今日紅軍在決戰問題上不起任何決定作用，而有自己的一種拿手好戲，這就是真正獨立自主的山地游擊戰（不是運動戰）。”毛澤東提醒八路軍前方將領：“目前情況與