防御
1937年10月中旬，八路军总部指示第一二0师担负开辟后方战场的任务。第一二0师于1938年1月进行整编，每旅各辖三个团，雁北支队扩大到五个营，全师发展到2.5万多人。将由地方游击队发展起来的忻崞县、平山、崞县（现为原平市）、侯马等独立团以及神池县游击队分别改编为第358旅第714团和第359旅第718团、第719团以及独立第1支队。 1938年2月18日，第三五九旅战士攻占平社车站、麻合镇和关城镇等地，歼敌300多人。 2月下旬，日军第26师团黑田旅团等部以及伪军李守信部共计1万余人首次围攻晋西北。贺龙和萧克等人研究决定分兵迎击。第三五八旅转向离石县以北侧击西犯陕甘宁边区的日军，第三五九旅在转到苛岚县，迎击南侵之敌。第一二0师主力在晋西北新军配合下，经过40余天作战，连战皆捷。至4月上旬，共计歼日伪军1500多人，缴枪200多支，收复曾被日军侵占的岢岚、偏关、河曲、保德、神池、五寨、宁武七座县城，巩固晋西北抗日根据地，使之成为陕甘宁边区的战略枢纽。
根据八路军总部下达的向东、向北发展的部署，八路军第一二0师从1938年5月开始，配合国民党军徐州会战。遵照中央军委的命令，张宗逊旅长率领第三五八旅第716团在朔县日军伏击300余人。八路军第一二0师雁北支队于1938年5月进抵宛平县（现隶属北京市）斋堂镇，并与晋察冀军区邓华所领冀东支队合编为八路军第4纵队，于6月挺进冀东地区。王震旅长率领第三五九旅向同蒲铁路北段出击，游击在部落镇、田家村，歼灭日军400余人。第三五九旅开赴恒山地区，进入浑源、广灵、蔚县、应县，配合晋察冀军区创建抗日根据地。
发展
按照中共中央军委主席毛泽东的指示，八路军第一二0师第三五八旅第715团、师直属骑兵营一个连于1938年7月编成八路军第一二0师大青山支队，从五寨县出发。8月，第二战区战地总会部分干部及其所属游击第四支队从五寨县北上。9月，李井泉带领八路军第一二0师大青山支队挺进绥远省面铺窑子、绥中大滩，在陶林县、乌兰花、武川县、蜈蚣坝、后脑包、陶思浩、右拐镇和九道拐等地，至1938年12月，共计歼灭日伪军2000多人。李井泉司令员和姚喆等人领导开展建党建军建政工作，团结蒙、汉等各族群众，组建地方游击队，开辟大青山游击根据地。大青山控制从华北通往蒙古的通道，是陕甘宁边区的北部屏障，战略地位特殊。后来，大青山支队发展成为拥有5000多人的大青山骑兵支队，在大青山游击根据地打了许多胜仗。大青山游击根据地逐渐同晋西北抗日根据地连成一片，形成拥有50多个县、面积达到20多万平方公里、人口超过300人的晋绥抗日根据地。晋绥抗日根据地是阻击日军西进、保卫中共中央的屏障，在抗日战争史上具有重要的战略地位。
1938年9月，华北日军5万余人对晋察冀边区进行大规模围攻。遵照八路军总部的命令，第一二0师参加晋察冀军区的首次反围攻战斗，为保卫晋察冀边区发挥作用。第三五八旅取得五台县滑石片伏击战胜利，第三五九旅取得张家湾、邵家庄伏击战胜利。10月，晋西北游击第2支队、游击第3支队被合编为独立第1团；晋西北游击第4支队、游击第5支队被合编为独立第2团。
1938年10月，广州市、武汉市沦陷以后，全面抗战转入战略相持阶段。根据敌情变化以及党的六届六中全会决定，贺龙、关向应率领第一二0师师部以及第三五八旅第715团、第716团、独立第1支队和师直属教导团、警卫营共计6400余人，分别于1938年12月下旬从山西省岚县和大青山出发，挺进冀中平原，执行巩固冀中抗日根据地、帮助八路军第三纵队和扩大自己武装力量的三项任务，创造“五战五捷”佳绩。第一二0师师部于1939年1月在河北省河间县与八路军第3纵队兼冀中军区党政领导会合。2月上旬，黄新廷、廖汉生率领第716团在河间县曹家庄、大曹村歼伤日军450余人。2月中旬，成立冀中区军政委员会和冀中区总指挥部，统一领导冀中区党政军工作。第一二0师与八路军第三纵队、冀中军区军民协同作战，粉碎日军发动的多次围攻。1939年3月，第一二0师进行扩编，壮大抗日武装队伍，第715团与冀中军区独立第4支队合编为第一二0师独立第一旅，高士一担任旅长。第716团与冀中军区独立第5支队合编为第一二0师独立第二旅，魏大光担任旅长。张宗逊、张平化带领旅部人员于5月从晋西北到达冀中平原以后，奉命组成纵队指挥部，张宗逊任司令员，张平化任政治委员，统一指挥独立第一旅、独立第二旅。留在晋西北坚持武装斗争的第714团、警备第6团、独立第1团、独立第2团和独立第6支队等部队扩编为新的第358旅（亦称为彭358旅），彭绍辉任旅长，罗贵波任政治委员。4月下旬，第一二0师7个团在河间县齐会战斗中歼灭日军吉田大队700多人，取得平原歼灭战的第一个重大胜利。5月，第三五九旅第717团、第718团在细腰涧战斗中歼灭日军1000多人、缴枪500余支，又在作新村伏击战歼灭日军500多人。第一二0师在冀中区9个月，共对日军作战700多次，消灭日伪军共计4926人，创造平原作战经验。
