1937年8月22日，国民政府军事委员会正式下令将长征到达陕北的红军主力改编为国民革命军第八路军，任命朱德为总指挥，彭德怀为副总指挥，叶剑英为参谋长、左权为副参谋长；政治部主任任弼时、副主任邓小平。9月取消路军编制，根据国军战斗序列，第八路军改称第十八集团军，朱德任总司令、彭德怀任副总司令。由于已经深入人心，老百姓仍习惯称为“八路军”，下辖三个师，分别为第115师、第120师、第129师（这三个师原为东北军张学良部番号，蒋介石整编东北军时将这三个师番号取消）。

第115师

红一军团、红十五军团及第七十四师编为第115师，师长：林彪、副师长：聂荣臻；参谋长：周昆（38年脱逃）；政训处主任：罗荣桓、副主任：肖华。

第343旅：旅长：陈光（54年自杀）；副旅长：周建屏（38年去世）

第685团：团长：杨得志（55年上将）、副团长：邓华（55年上将）

第686团：团长：李天佑（55年上将）、副团长：杨勇（55年上将）

第344旅：旅长：徐海东（大将）

第687团：团长：张绍东（38年叛变）；副团长：韩振纪（55年中将）

第688团：团长：陈锦秀（38年牺牲）；副团长：田守尧（43年牺牲）

独立团：团长：杨成武（55年上将）

教导队：队长：韦国清（55年上将）

骑兵营、炮兵营、辎重营；全师1.55万人。

第120师

红二方面军、红二十七军、红二十八军、独立第一、二师及赤水警卫营合编为第120师，师长：贺龙、副师长：肖克（55年上将）；参谋长：周士第（55年上将）；政训处主任：关向应、副主任：甘泗淇（55年上将）。

第358旅：旅长：张宗逊（55年上将）、副旅长：李井泉

第715团：团长：王尚荣（55年中将）、副团长：顿星云（55年中将）

第716团：团长：宋时轮（55年上将）、副团长：廖汉生（55年中将）

第359旅：旅长：陈伯钧（55年上将）、副旅长：王震（55年上将）

第717团：团长：刘转连（55年中将）、副团长：陈宗尧（45年牺牲）

第718团：团长：文年生（55年中将）、副团长：贺庆积（55年少将）

教导团：团长：彭绍辉（55年上将）

骑兵营、工兵营、炮兵营、辎重营、特务营；全师1.4万人。

第129师

红四方面军、红二十九军、红三十军、陕甘宁独立第一、二、三、四团等合编为第129师，师长：刘伯承、副师长：徐向前；参谋长：倪志亮；政训处主任：张浩、副主任：宋任穷（55年上将）

第385旅：旅长：王宏坤（55年上将）、副旅长：王维舟

第769团：团长：陈锡联（55年上将）、副团长：汪乃贵（55年少将）

第770团：团长：张才千（开国中将）、副团长：胡奇才（55年中将）

第386旅：旅长：陈赓（大将）、副旅长：陈再道（55年上将）

第771团：团长：徐深吉（55年中将）、副团长：韩东山（55年少将）

第772团：团长：叶成焕（38年牺牲）、副团长：王近山（55年中将）

教导团：团长：张贤约（55年中将）

骑兵营、工兵营、炮兵营、辎重营、特务营；全师1.3万人。

八路军直辖：特务团：团长：韦杰（55年中将）

后方总留守处：主任：萧劲光（大将），由各师抽调部队组成，后改为留守兵团。