其編成有：第2戰區分為南、北兩路軍和預備軍。北路軍前敵總指揮由傅作義擔任，南路軍前敵總指揮由衛立煌擔任，預備軍總指揮由閻錫山兼任。
在國民政府調整部署、建立戰區，加強華北防禦的同時，日本侵略軍又加強兵力，大舉進攻，華北形勢十分危急。在這種情況下，八路軍不待改編全部就緒，第115師主力即於8月22日由山西省三原地區誓師出征。
征途上，副師長聶榮臻想和林彪談談作戰方針問題。林彪低著頭，默默地往前走。
八路軍出師，舉國矚目。與國民黨軍隊相比，八路軍的裝備差，軍費少，後勤補給困難。在日軍進攻麵前，國民黨軍隊節節敗退。八路軍這一仗怎麼打？毛澤東認為，第一個戰鬥關係非常之大，戰鬥的勝敗，對全局有極大的影響。毛澤東要求紅軍指戰員，第一仗“必須打勝；必須照顧全戰役計劃；必須照顧下一戰略階段”。對日本鬼子作戰，第一仗應該怎麼打？林彪在考慮，聶榮臻也在思忖。
在西安八路軍辦事處，聶榮臻和林彪見到了周恩來。周恩來要到太原同閻錫山會商，讓聶榮臻也暫留西安。那幾天，周恩來向聶榮臻介紹了許多情況。聶榮臻感到，周恩來處理完“西安事變”，對奪取抗戰勝利更加充滿信心了。
晚上，國民黨陝西省政府主席蔣鼎文舉行宴會，招待奔赴抗日前線的將軍們。席間，蔣鼎文慷慨承諾：派一個專列，送將軍們出潼關。
隨著北平、天津的失陷，山西自然而然地變成了華北抗戰的前沿陣地。山西地形複雜，日軍的坦克、飛機、大炮難以發揮作用，又非常有利於八路軍開展山地遊擊戰。9月3日晚，聶榮臻同周恩來、彭德懷、徐向前等人乘火車前往潼關，在潼關換乘木船，渡過濁浪滔滔的黃河。
在黃河對岸的風陵渡，閻錫山早已派梁化之在渡口等候，閻錫山還專門派出了由兩節車廂組成的專列小火車前往太原。當時，晉北形勢很緊，閻錫山覺得不同日本軍隊打一仗沒法向山西人交待，打又沒有把握，很希望八路軍早上前線，接待工作也安排得較為周到。
車窗外，一片兵荒馬亂的淒涼景象。山西1個月前暴雨成災，數萬災民饑寒交迫，流離失所，從冀綏前線潰敗下來的散兵遊勇和傷病員四處流浪，無處收容，更加人心惶惶。此景讓列車內的聶榮臻心情難以平靜。在這個隻有小桌小凳的窄軌車廂裏，聶榮臻已經感受到了戰火硝煙。他找出一份地圖，仔仔細細地察看著，仿佛在尋找大顯身手的戰場。
周恩來在聶榮臻身旁坐下來，問：“榮臻同誌，部隊要跟日本軍隊作戰，你有什麼想法？”
聶榮臻抬起頭，凝視片刻，說：“前方戰局發展很快，國民黨軍隊紛紛敗退。115師要做好單獨進行遊擊戰的準備。”
聶榮臻指了指地圖，顯得很有信心，接著說：“晉察冀綏4省交界地區山嶺起伏，地形不錯，適合開展遊擊戰爭。如果有戰機，要好好教訓日本鬼子。但我認為，同日本軍隊作戰，不能過分依賴地形，最根本的是要發動群眾。”
周恩來頭一仰，哈哈哈笑起來，說：“榮臻同誌，我們想到一起了。八路軍盡管穿了一身國民黨軍隊的軍裝，武器、彈藥、給養等許多問題都沒有解決，也不能指望蔣介石，關鍵是要發動群眾，八路軍有了群眾的支援，一切問題都好辦。”
列車到達侯馬車站時，第115師師部和徐海東指揮的第344旅正在車站附近集結。
聶榮臻同周恩來、張治中等人分手，回到師部。
這時候，林彪已經帶著陳光指揮的第343旅前往靈丘。聶榮臻按照預定計劃，帶領第344旅前往晉東北。在原平東站，他們遇到了從前方潰退下來的國民黨軍隊，這些潰兵一路退一路搶東西，看到八路軍開往前方，感到非常驚訝。一個國民黨兵用步槍挑著子彈帶和兩個包裹，扯著嗓門喊：“弟兄們，想留住腦袋，就回頭吧，別逞能了。日本軍隊有飛機、坦克，炮彈比我們的機關槍子彈還多！”
騎在馬上的聶榮臻看到這些潰兵，心中激起一股無名怒火。想起太原東站那些東北流亡學生的熱情歡送，想起父老鄉親們一針一線縫製出來的慰問品，想起那一陣陣嘹亮的抗日歌聲，心中越發難以平靜。他回頭說：“通信員，告訴楊成武團長，獨立團立即開赴平型關以西的大營鎮。”
一場使億萬中國人民為之振奮的戰鬥拉開了序幕。
洛川會議結束後，毛澤東反複研究侵華日軍作戰部署和戰略企圖，及時同八路軍前線指揮員交流情況。1937年9月17日，毛澤東致電朱德、彭德懷、任弼時、林彪、聶榮臻、賀龍、肖克、劉伯承、徐向前等八路軍高級將領，對戰場態勢提出了深刻的見解。毛澤東認為：“敵攻華北大約分為4路，總兵力約10～15萬人。一路山東，現未出動。又一路津浦線，約一個半團，現攻至馬廠。又一路平漢線，約1個師團，現在涿州以北未動。又一路平綏、同蒲線，約3個師團，為其主力，以大迂回姿勢，企圖奪取太原，威脅平漢線中央軍而最後擊破之，奪取黃河以北。以此姿勢，威脅河南、山東之背，而利於最後奪取山東，完成其奪取華北5省之企圖。其總的戰略方針，是采取右翼迂回。至於上海進兵，於破壞中國經濟命脈外，又鉗製中央軍之主力，以便利其奪取華北。以上是對日寇第一期作戰計劃之基本判斷。”