第二次国共合作首先是军事上的合作。一方面，中国共产党在战役上积极配合国民党军队作战；另一方面，精心部署战略统一下的独立自主的山地游击战争。

日本侵略军占领北平、天津后不断向前推进，双方主战场很快转移到山西。阎锡山的晋绥军纷纷向雁门关方向撤退。八路军总部指示第120师从西面驰援雁门关，第115师从东面配合友军作战。1937年9月22日，日军从平型关正面发动进攻，国民党守军与之展开激战。25日，八路军第115师一部在平型关东北伏击日军，歼敌1000余人，击毁汽车100余辆，马车200多辆，缴获大量武器和军用物资。这是抗战以来中国军队取得的第一次大捷，有力配合了正面战场的防御作战，打破了日军不可战胜的神话，给中国军民很大的信心，也提高了共产党和八路军的威望。