1937年7月7日卢沟桥事变后，中国共产党从民族大义出发，与国民党再次合作抗击外侮。8月，中共中央在陕北洛川召开政治局扩大会议，毛泽东主席作出了《关于目前形势与党的任务的决定》，制定了《抗日救国十大纲领》。会议指出争取抗战胜利的关键是实行全面的全民族的抗战路线和艰苦的持久战。会议要求中国共产党及所领导的一切武装力量应站在抗战的最前列，坚持抗日战争中的无产阶级领导权，成为全国抗战的核心。8月22日国民政府军事委员会正式宣布红军改编为国民革命军第八路军（9月11日改称第18集团军），并同意设总指挥部，下辖3个师，每师定员为1.5万人。8月25日中共中央军委发布命令，将中国工农红军第1、第2、第4方面军和陕北工农红军改编为国民革命军第八路军。随后，八路军主力在朱德、彭德怀率领下东渡黄河，相继挺进山西抗日前线。
战争初期，日军仅使用少量兵力，在极短时间内就轻易地占领了华北的重要军事、政治、经济中心平津地区，日本大多数军政要人由此更加轻视中国的抗战能力与决心。1937年8月5日，日本参谋本部决定进行华北会战。日军认为，如果控制了素有“华北屋脊”之称的山西，就掌握了整个华北战场的主动权。于是，日军在华北战场上实施的攻击战略中，突破华北西部山地、抢占山西就成了重中之重。日军妄图“1个月拿下山西全省，3个月灭亡全中国”。
1937年9月中旬，沿平绥路西进的侵华日军占领大同后，分兵两路向雁门关、平型关一线进攻，企图进逼太原。为了配合友军作战，阻挡日军的攻势，八路军第115师在师长林彪、副师长聂荣臻指挥下，奉命开抵平型关地区等待来犯之敌。9月25日，日军第5师团（板垣师团）第21旅后续部队全部进入设伏地域，八路军预伏部队居高临下，迅速向敌发起猛烈攻击，顿时打乱了日军的指挥系统，敌军的车辆自相碰撞，人仰马翻，乱成一团。八路军战士对敌实行分割围歼，双方展开了短兵相接的白刃肉搏战。经过1天的激战，八路军取得了平型关战役的胜利，共击毙日军1000余人，击毁汽车100余辆，马车200余辆，缴获步枪1000余支，机枪20余挺，火炮1门，以及大批军用物资，取得了全国抗战开始以来中国军队的第一个大胜利。
1937年10月，日军继续向南进犯太原。为配合国民党军在忻口的防御作战，八路军120师第358旅第716团奉命深入日军侧后，在代县的广武、雁门关、太和岭间，破袭大同经代县、忻口到太原的公路，打击日军运输队，截断日军补给线。两次伏击战共毙伤日军500余人，击毁汽车30余辆，一度切断繁峙至忻口间的交通，配合了国民党军的忻口防御作战。雁门关伏击战首战告捷，打破了“日军不可战胜”的神话。战争既锻炼了部队，振奋了民族精神，又用敌人的武器装备了自己。
1937年10月上旬，日军突破山西省北部国民党军防线，侵占代县、崞县(今原平市崞阳镇)后，继续南犯。国民党军退守忻口(今忻州市北)一带，阻止日军进攻太原。为配合国民党军作战，八路军第129师第385旅第769团奉命在代县、崞县以东地区，执行侧击南犯日军后方的任务。该团进至滹沱河南岸，发现日军飞机不断由滹沱河北岸的阳明堡前线机场起飞，轰炸忻口国民党军阵地。陈锡联团长决心夜袭阳明堡机场。10月19日夜发起战斗，经过1个小时的激战，第769团以伤亡30余人的代价，歼灭日军100余人，毁伤日军飞机24架，支援了国民党军的忻口防御作战。
忻口战役是中国军队在晋北抗击日本侵略军的一次大规模的战役。战役从1937年10月13日至11月2日，历时21天。参加作战的部队有阎锡山的晋绥军、国民党的中央军和中国共产党领导的八路军。这次战役是由第2战区指挥实施的太原会战的中心战役。该战役创歼敌逾万的记录，是国共两党团结合作、在军事上相互配合的一次成功范例。
由于晋东要隘娘子关和晋北咽喉忻口相继失守，使华北最后一个战略要点太原门户洞开，历时23天的太原保卫战功败垂成。1937年11月8日，太原沦陷，华北正面战场随之解体，日军也将主力转移到津浦线和长江流域。这也为共产党、八路军放手发动群众，开展游击战争，建立抗日根据地，提供了有利时机和广阔天地。
根据中共中央和毛泽东的指示，八路军总部随之决定并部署了3师主力由正规军转化为游击军，由正规战争转化为游击战争，四方分兵，挺进敌后的具体事宜。
当第115师在主力随八路军总部兼程南下驰援娘子关时，师政治委员聂荣臻率领该师余部留守五台山地区，开展游击战争。经过1个月的艰苦工作，在晋东北广泛建立了抗日秩序，密切了同群众的联系，初步奠定了抗日根据地的基础。1937年11月7日，晋察冀军区在五台县成立，到1938年初，以晋东北五台县为中心的晋察冀敌后已经拓展到包括43个县、1200余万人口的广大地区。这是中国共产党在山西建立的第一个敌后抗日堡垒。
第120师早在忻口会战时，就在政治委员关向应的率领下分赴晋西北岢岚、兴县等14个县，进行以发动群众为中心的根据地的创建工作。太原失守后，贺龙率120师主力开赴晋西北敌后，到1938年1月，共产党、八路军在这一地区进一步站稳了脚跟，以管涔山为依托的晋西北敌后区初现轮廓。
八路军总部和第129师先后在和顺县石拐镇召开重要会议，决定第129师即行完成战略展开，创建以太行、太岳山脉为依托的晋冀豫抗日根据地。会后，全师根据总部和师部的部署，一面以主力一部分别进至平汉铁路以西、正太铁路以南、同蒲铁路以东一线，开展游击战争；一面抽调大批干部和先后分遣2／3以上兵力，组成工作团和游击支队，分散到晋冀豫广大地区，开辟抗日根据地。到1938年4月初日军九路围攻前，晋东南敌后区初步形成。
1937年12月，第115师主力进抵洪（洞）、赵（城）地区，与先期进驻临汾、洪洞的中共中央北方局、八路军总部和中共山西省委密切配合，全面进行抗日根据地的创建工作。1938年2月初到3月底，师部率第343旅先后深入汾离公路以南、同蒲铁路以西的晋西南各县，广泛开展游击战争，全力控制吕梁山脉南端，保卫黄河河防。在配合国民党军完成侧击、钳制日军由晋中南进任务后，又进一步打退了敌人对晋西南和黄河渡口的进犯，保证了党中央和陕甘宁边区的安全，开创了晋西南抗日斗争的新局面。
晋察冀、晋绥、晋冀豫边区和晋西南区的开辟，为开展华北敌后游击战争，创造了巩固的战争后方和前进的战略基地。
太原失守后，山西各地党组织和八路军领导机关明确地将建立和扩大抗日武装作为中心任务，大力在山西全省进行了主力部队、地方游击队和人民自卫队相结合的三位一体的抗日武装的建立和发展工作。
各级抗日政权建立后，遵照中共中央和北方局扩大八路军的指示，各地立即在辖区内广泛发动组织群众，很快掀起了群众性的参军热潮。八路军3个师由此在短期内普遍得到迅猛发展。第115师留守五台山的部队，在根据地初创时只有3000人，经过仅仅2个月的时间，就扩展到3万余人。第120师东渡黄河时兵力为3个团8200人，1938年初扩建整编后，全师主力增至6个团2.5万人。第129师的总兵力也达到3万人。到1938年初，3个师的主力由入晋时的3万余人增加到近10万人，同年秋进一步扩展到25万人，切切实实成为在山西和全华北坚持持久抗战的主力军。在此期间，山西新军在八路军的帮助下，也达到迅速发展。山西青年抗战决死队由初创时的1个总队壮大到1938年春的4个纵队，另外还有工人武装纵队、政卫队和战争动员总会领导的13个游击支队。
在壮大主力部队，加强正规武装建设的同时，山西各地党组织还大力建立和发展地方游击武装和人民自卫武装。在晋东北，不但广大的工、农群众纷纷参加抗日武装，各县都成立了少则数百人，多则上千人的抗日游击队、义勇军。在晋西北，第120师地方工作团用仅1个月时间，在各县组织起游击队、自卫队1.1万余人，不脱产的自卫队5.7万人。到1938年底，晋察冀边区有组织的群众达到100多万人，不脱产的自卫队员发展到30多万人。在晋西南，各县党组织和牺盟会在当地合法成立了二三百人到三四百人不等的抗日自卫队和游击队。
党领导的抗日武装在山西的蓬勃发展，极大地促进了群众性游击战争在敌后的开展，使抗日烽火在短短几个月内迅速燃遍了山西的广阔大地，并日趋猛烈地向整个华北扩展开来。
山西敌后游击战争的兴起和抗日根据地的开辟，一开始就紧紧拖住了日军，使其无法继续向前推进。从1937年12月下旬到1938年4月下旬，晋察冀、晋西北、晋西南、晋东南各区抗日军民相继粉碎日军的多路围攻，使四大战略支点毅然挺立在敌人后方，不仅歼灭了日军的大批有生力量，而且有力地配合了国民党军正面战场的作战。在此形势下，中共中央作出关于开展平原游击战争的指示，八路军各部自4月下旬起，陆续抽调主力，从以山西为中心的各战区出发，向华北平原地区实行战略展开。
第129师副师长徐向前率部东出太行，挺进冀南，开辟了西起平汉铁路、东抵津浦铁路、北至仓石公路、南跨漳河豫北的冀南和冀鲁豫边抗日根据地。第120师自雁北地区挺进绥远，与当地党组织领导的游击队配合，开辟了以大青山为依托的绥南、绥中、绥西抗日游击根据地。第115师自晋西出发抵达鲁西北，开辟了冀鲁边抗日游击根据地。八路军以山西为基地向整个华北实行大幅度分兵，标志着晋察冀、晋绥、晋冀豫三大抗日根据地初步形成。
中国共产党从1944年起乘日军抽调力量于太平洋战场和实施打通大陆交通线之际，向日军展开了局部反攻。1945年4月23日～6月11日，中国共产党在延安召开第七次全国代表大会，制定了“放手发动群众，壮大人民力量，在我党的领导下，打败日本侵略者，解放全国人民，建立一个新民主主义的中国”的政治路线。
1945年，中国军队对侵华日军进行了全面大反攻。8月15日，日本正式宣告无条件投降。9月9日，侵华日军总司令冈村宁次在南京签署了投降书。至此，中国人民抗日民族解放战争胜利结束。
据统计，八年抗战中牺牲的八路军旅以上军官达114位，中国军民伤亡3500多万人，共歼灭日军约200万人。中国共产党所领导的人民抗日力量对敌作战12.5万余次，歼灭日军52.7万人，歼灭伪军118万人，收复国土100余万平方公里。
太行山是一座神奇的山脉，是天下的脊梁。其形如刀，其体如铁，其峰如剑，其岭如刃，其神如骨，其势如奔。太行山是一座丰碑，镌刻着中国共产党人的血肉抗战功绩，太行山作证，中国共产党是全民族团结抗战的中流砥柱。太行山又是一面镜子，既映射着一个伟大民族顽强不屈的精神，同时又反照着众多个性分明的灵魂。