1937年抗戰(zhàn)全面爆發(fā)后，8月9日，中共中央隨即派朱德、周恩來(lái)、葉劍英飛赴南京，共商國(guó)是。8月12日，中共代表周恩來(lái)、朱德又同南京張沖、邵力子、康澤商討中共起草的《為公布國(guó)共合作宣言》。由于日軍全面侵華，蔣介石急于調(diào)遣紅軍開(kāi)赴華北對(duì)日作戰(zhàn)，不得不放棄一些苛刻條件，同意紅軍的作戰(zhàn)任務(wù)是充任戰(zhàn)略游擊隊(duì)，執(zhí)行側(cè)面作戰(zhàn)，協(xié)助國(guó)民黨軍“騷擾與鉗制日軍大部并消滅其一部”。

8月18日，南京國(guó)民政府同意將紅軍改編為國(guó)民革命軍第八路軍，下編3個(gè)師，設(shè)立總指揮部，任命朱德，彭德懷為正副總指揮。蔣介石不再堅(jiān)持派軍官到八路軍任職，只往八路軍總部及3個(gè)師派聯(lián)絡(luò)參謀1人。爭(zhēng)執(zhí)已久的紅軍改編編制及人事問(wèn)題終于解決了。8月22日，國(guó)民政府軍事委員會(huì)正式公布紅軍改編的命令。這一天，正好中共中央在洛川召開(kāi)政治局?jǐn)U大會(huì)議。

8月25日洛川會(huì)議閉幕當(dāng)天，中國(guó)共產(chǎn)黨中央革命軍事委員會(huì)主席毛澤東和副主席朱德、周恩來(lái)向全軍頒布了《改編令》：

南京已經(jīng)開(kāi)始對(duì)日抗戰(zhàn)，國(guó)共兩黨合作初步成功。為著實(shí)現(xiàn)共產(chǎn)黨中央給國(guó)民黨中央三中全會(huì)紅軍改名之保證，使紅軍成為抗日民族戰(zhàn)爭(zhēng)的模范，推動(dòng)這一抗戰(zhàn)成為全民族的抗日革命戰(zhàn)爭(zhēng)，以爭(zhēng)取最后的徹底勝利，特依據(jù)與國(guó)民黨及南京政治談判結(jié)果，宣布紅軍改名為國(guó)民革命軍第八路軍，著將：

前總指揮部改為第八路軍總指揮部，以朱德為總指揮，彭德懷為副總指揮，葉劍英為參謀長(zhǎng)，左權(quán)為副參謀長(zhǎng)。

總政治部改為第八路軍政治部，以任弼時(shí)為主任，鄧小平為副主任。

一方面軍第一軍團(tuán)、十五軍團(tuán)及七十四師合編為陸軍第一一五師，以林彪為該師師長(zhǎng)，聶榮臻為副師長(zhǎng)，周昆為參謀長(zhǎng)，羅榮桓為該師政訓(xùn)處主任，肖華為副主任。

二方面軍二十七軍、二十八軍獨(dú)立第一、第二師及赤水警衛(wèi)營(yíng)前總直之一部等部，合編為陸軍第一二跂師，以賀龍為師長(zhǎng)，蕭克為副師長(zhǎng)，周士第為參謀長(zhǎng)，關(guān)向應(yīng)為政訓(xùn)處主任，甘泗淇為副主任。

四方面軍二十九軍、三十軍陜甘寧獨(dú)立第一、二、三、四團(tuán)等部，改編為陸軍第一二九師，以劉伯承為師長(zhǎng)，徐向前為副師長(zhǎng)，倪志殼為參謀長(zhǎng)，張浩為政訓(xùn)處主任，宋任窮為副主任。

以上各部改編后，人員委任照前總行之。各師改編為國(guó)民革命軍后，必須加強(qiáng)黨的領(lǐng)導(dǎo)，保持和發(fā)揮十年斗爭(zhēng)的光榮傳統(tǒng)。

堅(jiān)決執(zhí)行黨中央與軍委會(huì)命令，保證紅軍在改編后成為共產(chǎn)黨的黨軍，為黨的路線(xiàn)及政策而斗爭(zhēng)，完成中國(guó)革命之偉大使命。

同日，中共中央軍委還發(fā)表原陜北紅軍改編命令：原陜北紅軍分別編入八路軍的3個(gè)正規(guī)師，另從紅一、二、四方面軍中抽出部分兵力，組成八路軍后方總留守處，由蕭勁光任主任，下轄8個(gè)警備團(tuán)及三八五旅旅部和七七跂團(tuán)團(tuán)部，負(fù)責(zé)陜甘寧邊區(qū)的保衛(wèi)。

8月25日，八路軍總指揮朱德、副總指揮彭德懷發(fā)表通電，宣布就職，宣告部隊(duì)已改編完畢，即將東進(jìn)殺敵。8月29日，中央軍委決定成立前方分會(huì)(后稱(chēng)華北軍分會(huì))。9月11日，八路軍按全國(guó)統(tǒng)一的戰(zhàn)斗序列改稱(chēng)第18集團(tuán)軍，總指揮、副總指揮改稱(chēng)總司令、副總司令。

八路軍3個(gè)師的番號(hào)為一一五師、一二跂師、一二九師，原來(lái)都是東北軍的。西安事變后蔣介石為削弱東北軍，對(duì)東北軍進(jìn)行“整理”，將17個(gè)步兵師整編為10個(gè)，這3個(gè)師都被找借口裁掉，番號(hào)撤銷(xiāo)。紅軍改編八路軍時(shí)，國(guó)民政府軍政部長(zhǎng)何應(yīng)欽提出，就把這3個(gè)番號(hào)授予八路軍。

八路軍總指揮部（簡(jiǎn)稱(chēng)八路軍總部，又稱(chēng)十八集團(tuán)軍總部、集總）是抗日戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期中國(guó)共產(chǎn)黨指揮華北抗日游擊戰(zhàn)爭(zhēng)的最高首腦機(jī)關(guān)。它由八路軍總司令部、總政治部和后勤系統(tǒng)（包括供給部、衛(wèi)生部、兵站部）組成。云陽(yáng)鎮(zhèn)八路軍總部是八路軍第一個(gè)總部駐地，位于陜西省涇陽(yáng)縣云陽(yáng)鎮(zhèn)文家大院。八路軍總部駐云陽(yáng)期間，組織八路軍三個(gè)師分別在云陽(yáng)鎮(zhèn)、富平縣莊里鎮(zhèn)永安村、涇陽(yáng)縣橋底鎮(zhèn)舉行了抗日誓師大會(huì)。

八路軍改編期間，還于1937年8月在南京建立了八路軍辦事處（簡(jiǎn)稱(chēng)“八辦”）。南京“八辦”是抗戰(zhàn)初期中國(guó)共產(chǎn)黨和八路軍在國(guó)民黨統(tǒng)治區(qū)最早建立的公開(kāi)辦事機(jī)構(gòu)，博古為駐南京“八辦”的黨代表，葉劍英為八路軍代表，李克農(nóng)為辦事處處長(zhǎng)。而葉、李兩人又系中共中央派出人員，所以南京“八辦”同時(shí)又是中共中央駐南京辦事處。