（115師指揮部舊址/來自網絡）
經國、共兩黨反覆磋商談判，最終於1937年上半年確定了紅軍改編為國民革命軍（八路軍和新四軍）的諸項原則，包括編制、人員、領導、供給以及對日作戰準備和任務等等。
8月22日，國民黨領導下的國民政府軍事委員會正式宣佈：將原西北主力紅軍，即中國工農紅軍第一、二、四方面軍。改編組成“國民革命軍陸軍第八路軍”，簡稱為八路軍，朱德、彭德懷任正、副總指揮。
同日，中共中央發佈了命令：“南京已經開始對日抗戰，國共兩黨合作初步成功。為着實現中共中央給國民黨三中全會紅軍改名之保證，推動這一抗戰成為全民族的抗日革命戰爭，我們宣佈紅軍改名為國民革命軍第八路軍。”
8月25日，朱德、彭德懷發表就職通電，向全國人民承諾：八路軍將“效命疆場，誓驅日寇，收復失地，為中國之獨立自由幸福而奮鬥到底”。
八路軍三個主力師1937年9月，紅軍正式改編後的國民革命軍八路軍，下轄三個步兵師，分別是第115師、第120師、第129師。
三個師均按照當時的丙種師編制規模組建：實行“兩兩制”，即每個師下轄兩個旅，每個旅下轄兩個團，這樣每個師均有四個作戰步兵團，每個師的編制定員為15000人。
此外，中共中央從三個師中抽取一定數量部隊，與未編入八路軍的少量紅軍，共同組成留守處，負責陝甘寧邊區守備任務。
三個師中，公認編制最為齊裝滿員、戰鬥力最強者，為115師。
紅軍主力改編的三個作戰師，大體是以原中央紅軍（第一方面軍）、紅二方面軍、紅四方面軍、紅十五軍團等為主構成的——
1、紅一方面軍和紅十五軍團主力為主改編為115師；
2、紅二方面軍主力為主改編為120師；
3、紅四方面軍主力為主改編為129師。
115師戰鬥序列
（115師優秀指揮員之一、開國大將黃克誠/來自網絡）
115師，被稱作八路軍的主力，“王牌裏的王牌”、“主力中的主力”，憑什麼？
來，讓我們看看115師的戰鬥序列編成——
原紅一軍團主力改編為115師343旅，具體以紅2師改編為685團、紅4師改編為686團；
原紅十五軍團為主改編為115師344旅，具體以紅73師改編為687團、紅75師改編為688團，紅78師合編為兩個營分別補入上述兩個團。
此外，紅一軍團紅1師單獨改編為115師獨立團，原中央軍委騎兵第2團改編為115師師屬騎兵營。
其中，騎兵營為師直屬部隊，除此之外，115師直屬還有原紅十五軍團所轄紅74師改編的輜重營、炮兵營，師直教導隊則由編余部隊組建。
改編完畢後，115師全師總兵力15500人。
115師師直輜重營和炮兵營，作為八路軍陝甘寧留守部隊組成成分之一，這部分兵力大約有1700餘人，後來該部改編為八路軍留守兵團警備第4團。
（115師軍旗/來自網絡）
扣除這一部分兵力後，實際開赴抗日前線的115師部隊為：
師部機關及直屬隊、教導隊、騎兵營、獨立團；
343旅所轄之685團和686團；
344旅所轄之687團和688團。
也就是説，115師共有兩個旅、五個團共14000人開赴抗日前線。
115師開赴前線的五個團，實力也大不同：
獨立團兵力1700餘人，是當時115師兵員數量最少的一個團。嚴格講，這個獨立團並不在國民革命軍核定的115師戰鬥序列中，説白了就是八路軍的一個“自費團”。
相比不在編制序列中的獨立團，四個正規團的兵員、實力要強大許多——
115師每個正規團的前身，基本都是原紅軍的一個師，因此，在具體編成上實際是“縮編”了的，並非丙種師所轄團的“三營九連”編制，而是每個團下轄三營，每營下轄四個連，也就是説每個團擁有十二個連。
115師每個團，除了下轄三個營共12個步兵連以外，每個步兵營還配有1個機槍排，裝備3到4挺重機槍；團直屬隊另有特務連、偵察連、警衞連、偵察隊等作戰編制（各團配屬種類有所不同），這樣，115師一個團的實際作戰連級單位多達十五、六個，每個團的兵員數量近3000人。
青年才俊指揮員由於紅軍改編為八路軍時都是選精壯戰士進入作戰部隊，因此當時115師的指戰員隊伍非常年輕化。
師長林彪（開國元帥），時年30歲；
師政治部主任羅榮桓（開國元帥），時年35歲；
副師長聶榮臻（開國元帥），時年38歲；
師參謀長周昆（1938年失蹤），時年35歲；
師政治部副主任肖華（開國上將），時年21歲；
343旅旅長陳光（1954年去世），時年32歲；
343旅副旅長周建屏（1938年去世），時年45歲；
343旅參謀長陳士渠（開國上將），時年28歲；
344旅旅長徐海東（開國大將），時年37歲；
344旅副旅長黃克誠（開國大將），時年35歲；
344旅參謀長陳漫遠（未授銜），時年28歲；
獨立團團長楊成武（開國上將），時年23歲；
685團團長楊得志（開國上將），時年26歲；
685團副團長陳正湘（開國中將），時年26歲；
686團團長李天佑（開國上將），時年23歲；
686團副團長楊勇（開國上將），時年24歲；
687團團長張紹東（1938年叛變後不詳），時年30歲；
687團副團長田守堯（1943年犧牲），時年22歲；
688團團長陳錦繡（1938年犧牲），時年26歲；
688團副團長韓先楚（開國上將），時年24歲。
此外，115師在1937年和1938年還組建了補充團和隨營學校，指揮員也多是參加過萬里長征的老紅軍。
（平型關戰役中115師戰地指揮所/來自網絡）
115師和八路軍整體戰鬥力之強，讓當時的日本侵略者也心服口服。
如平型關大捷後，日軍在其戰報中這樣評價115師部隊：“當面之敵幾乎均為20歲以下少年兵，作戰勇敢，遠非以前所遇之敵可比”。
在日本前防衞廳戰後編印的《華北治安戰》一書中，認為華北戰場上的八路軍特別是115師部隊的戰鬥力，在裝備遠遜於己的情況下，與日軍可以達到“一比一”的戰力；日軍在華北的作戰中，每遇八路軍時，總事先詳細偵查對手是否系全員老紅軍組成的部隊，這樣他們必須配備最強之火力和兵力。
在日本“歷史研究委員會”主編的《大東亞戰爭的總結》等書籍中回憶：在我國抗戰期間，日軍對所面對八路軍的組成非常在意並分為不同等級：比如分為是否完全由老紅軍組成、是否由老紅軍率領的老八路組成、是否由老八路率領的游擊隊、武工隊組成等不同層次，來配比相應強度的武備和部隊。
抗日戰爭中，115師以獨立團、騎兵營和部分營連為主創建了晉察冀根據地；一部主力組成東進支隊，進入山東與當地抗日武裝共同發展了山東根據地；另一部主力（黃克誠部）戰略機動南下華中，編成為新四軍第3師。
後來人民解放軍第四野戰軍的核心及華北軍區主力部隊基本都是在115師基礎上發展而來的，如著名的38軍、39軍等王牌部隊都是從平型關大捷中殺出來的老紅軍部隊。
值得一提的是：115師和八路軍部隊在抗戰之初，主要在以山西為主的華北地區開展抗日作戰，最後形成的晉察冀、晉綏、晉冀魯豫等三大敵後抗日根據地，也都與山西密不可分。
115師在山西等地徵召了大批青年入伍，在八年全面抗日戰爭期間，僅在冊的山西籍因對日軍作戰犧牲的烈士就超過10.5萬人。
據《八路軍·表冊》統計，自1939年9月至1945年10月，八路軍共對日、偽作戰99847次，消滅日軍407454人，消滅偽軍851249人。
其中，斃傷日軍401648人，俘虜日軍5096人，獲日軍投誠710人；斃傷偽軍312282人，俘虜偽軍402112人，獲偽軍反正136855人。
到1945年日本投降前夕，八路軍已經控制了華北大部分村莊和很多縣城，並且已經發展成為擁有91萬正規軍和200萬民兵的龐大力量。