抗日戰爭時期，黨領導的敵后抗日武裝在華北同蒲路以東，津浦路以西，正太、石德路以北，張家口、承德以南廣大地區創建了第一個敵后抗日根據地——晉察冀抗日根據地。中共中央和毛澤東譽之為“敵后模范的抗日根據地及統一戰線的模范區”。

1937年7月，盧溝橋事變爆發后，八路軍第一一五師挺進華北抗日前線。9月25日，首戰平型關，殲敵近千人，取得了抗戰開始后的第一個勝利。10月，按照中共中央、中央軍委的統一部署，一一五師主力由五臺山南下晉西南，開始創建晉西南根據地。第一一五師一部及軍政干部共約3000余人，在政委聶榮臻率領下留駐五臺山地區，著手創建敵后抗日根據地。他們在五臺山地區建立戰地動員委員會和抗日救國會等半政權性質的組織，廣泛發動群眾，武裝群眾，擴大隊伍，開展游擊戰爭，收復敵占城鎮，很快在平綏、正太、同蒲、平漢路之間的晉察冀邊區形成了敵后抗日根據地。11月7日，根據中共中央、中央軍委的命令，以阜平、五臺為中心的晉察冀軍區成立，聶榮臻任司令員兼政治委員，下轄四個軍分區。11月下旬，日軍調集2萬余人分八路對根據地進行圍攻。八路軍采取游擊戰和集中主力殲敵的作戰方針，殲敵1000余人，消耗了敵人的有生力量，粉碎了敵人的圍攻，鞏固了根據地，晉察冀抗日根據地發展到30多個縣。

1938年1月10日，晉察冀邊區軍政民代表大會在河北阜平召開，出席會議的有共產黨員、國民黨員、各抗日軍隊和抗日群眾團體的代表，工人、農民、開明紳士和資本家的代表，蒙、回、藏等少數民族的代表，以及五臺山寺廟的和尚、喇嘛等140余人，代表著邊區30余縣的廣大民眾。會議經過民主選舉，成立了晉察冀邊區行政委員會，宋劭文為主任委員，胡仁奎為副主任委員。這是共產黨領導的第一個敵后統一戰線性質的抗日民主政權，它頒布實施的各項政策法令，穩定了社會秩序，根本改變了國民黨軍隊敗退和政權垮臺后出現的混亂局面，使敵后抗戰力量得到迅速發展。

與此同時，冀中地區的抗日游擊戰爭也得到迅速發展。1937年10月，共產黨員呂正操率國民黨東北軍第五十三軍第六九一團在河北晉縣誓師抗日，部隊改編為人民自衛軍。1938年4月，人民自衛軍與河北游擊軍配合，粉碎了日軍對冀中的第一次“掃蕩”，奠定了擴大和鞏固冀中抗日武裝及根據地的基礎。同年5月，冀中省委成立，黃敬為書記。同時，人民自衛軍與河北省游擊軍合編為八路軍第三縱隊，并成立冀中軍區，呂正操任司令員，王平任政治委員，下轄4個軍分區。同時成立冀中區統一的政權領導機關——冀中區政治主任公署，呂正操任主任。冀中抗日根據地初步形成。

全國抗戰開始后，中共中央已注意到冀東戰略地位的重要。1938年2月，毛澤東指示：紅軍可出動一部于敵后的冀東，以霧靈山為根據地進行游擊戰爭。隨后，晉察冀軍區派第一軍分區鄧華支隊向北平以西地區發展游擊戰爭，建立抗日政權。5月，晉西北的八路軍宋時輪支隊和鄧華支隊合編為八路軍第四縱隊，宋時輪為司令員，鄧華為政治委員。6月，第四縱隊向冀東挺進，策應、配合了冀東20余縣20余萬人的武裝起義，為冀東抗日根據地的開辟奠定了基礎。

1938年11月，中共中央晉察冀分局成立，彭真任書記。不久，彭真奉調延安，由聶榮臻任書記。分局代表中共中央和北方局，全面領導邊區的黨、政、軍和群眾工作。

到1938年底，晉察冀抗日根據地共轄70余縣，擁有居民1200萬，武裝力量約10萬。晉察冀分局、晉察冀邊區行政委員會、晉察冀軍區統一領導晉察冀抗日根據地各個地區、各方面的工作。

晉察冀抗日根據地的創立與發展，引起了日軍極大的恐慌。1938年11月和12月，日軍對冀中區進行兩次圍攻。根據中央軍委命令，賀龍、關向應率領八路軍一二0師主力，于12月下旬開赴冀中，并于次年4月在河間縣齊會村戰斗中殲滅日軍700余人，取得平原地區殲滅戰的重大勝利。隨后，一二0師和晉察冀軍區部隊一起，相繼在繁峙、易縣、靈壽、阜平、淶源等地打敗日偽軍的進攻和“掃蕩”，取得上、下細腰和陳莊、雁宿崖、黃土嶺戰斗的勝利，鞏固和發展了冀中、北岳根據地。1940年，晉察冀軍區各部參加了百團大戰，重創日偽軍，鞏固了晉察冀抗日根據地。到1940年底，晉察冀根據地發展壯大為晉察冀、冀中、冀熱察三個戰略區，成為擁有1500余萬人口的華北最大的抗日根據地。

1941年起，日軍將共產黨和抗日根據地的人民武裝作為主要的進攻對象，在華北采用軍事、政治、經濟、文化相結合的“總力戰”，連續5次推行“治安強化運動”，對晉察冀抗日根據地進行殘酷的“掃蕩”、“蠶食”。日軍制造了一系列駭人聽聞的慘案，實行燒光、殺光、搶光的“三光”政策，制造“無人區”，晉察冀根據地進入艱苦困難的時期。

面對艱難困苦的局面，晉察冀分局和晉察冀軍區執行中共中央、中央軍委的堅持敵后抗戰、鞏固和擴大抗日民族統一戰線的方針政策，建立“三三制”政權，實行精兵簡政、減租減息，發展生產。同時，抗日根據地實行主力部隊地方化，加強地方部隊、主力部隊和民兵相結合的方法，采取“敵進我進”、“向敵后之敵后伸展”、“把敵人擠出去”等軍事斗爭方針，廣泛運用地雷戰、麻雀戰、地道戰、武工隊等游擊戰方式，深入敵后開展反“掃蕩”、反“蠶食”斗爭。經過根據地軍民的艱苦抗戰，到1943年，北岳區粉碎了日軍4萬余人的大“掃蕩”，冀中區抗日游擊根據地重新建立，冀東區開辟了察北、熱南及遼西的大片新區，晉察冀抗日根據地得到了恢復和發展。

1944年，晉察冀根據地軍民實行攻勢作戰，共作戰4400余次，斃傷敵2.29萬余人，俘日、偽軍及爭取偽軍投誠、反正2.22萬余人，拔除敵據點、碉堡1600多個，解放人口758萬，擴大了北岳區，鞏固了平北與平西區，堅持了冀東區，恢復了冀中區。

同年9月，為了便于指揮，根據中共中央、中央軍委指示，晉察冀軍區對所屬部隊進行整編，成立了冀晉、冀中、冀察和冀熱遼四個二級軍區，并以各區部隊為基礎組織了新的野戰部隊。

1945年5月，晉察冀根據地軍民根據中共中央“削弱日偽，發展我軍，縮小敵占區，擴大解放區”的方針，對日、偽軍發起大規模夏季攻勢，先后發動察南戰役、雁北攻勢、子牙河戰役、大清河戰役、熱遼戰役，消滅日、偽軍2萬余人，擴大了解放區，將敵人壓縮到鐵路沿線及主要城市。8月，晉察冀軍區在廣大群眾的支援下，對日、偽軍展開大反攻：一部攻奪大同、豐鎮等城，一部進攻太原，一部包圍北平，一部攻張家口、張北、多倫、沽源，一部攻唐山、秦皇島等，一部攻天津、塘沽，一部攻石家莊、保定，攻占城市70余座，解放了西迄同蒲鐵路，東到渤海、錦州，南臨正太路、石德路，北至多倫、赤峰的廣大地區，使晉察冀根據地與晉綏、晉冀魯豫、山東根據地和東北解放區聯成一片。