1937年7月任八路军第115师第343旅旅长，1938年3月任八路军第115师代师长。1938年12月，与政委罗荣桓率部挺进山东，开辟山东抗日根据地，次年到达鲁西。1941年8月8日中央军委决定，山东纵队归第115师指挥，成立山东军政委员会，任委员。1938年至1942年间指挥樊坝战斗、陆房战斗、梁山战斗及1941年11月对日寇铁壁合围“大扫荡”的斗争。1942年8月任山东军区司令员，1943年3月离开山东赴延安入中央党校学习。1944年5月，中共中央党校通过了《陈光同志的历史总结》，称他“是我党有数的军