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。