1937年7月7日夜间，北平西南郊卢沟桥畔宁静的夜空被炮声所打破。日本侵略军借口一名士兵失踪，无理要求进入宛平县城搜查，遭中国驻军拒绝后，日军炮击宛平城。中国驻军二十九军奋起还击。这就是震惊中外的卢沟桥事变。从此，中华民族反抗外敌入侵的神圣抗战——抗日战争揭开了序幕。中国共产党和红军站在民族救亡的最前列。卢沟桥事变第二天，中共中央发表通电，大声疾呼：“平津危急！华北危急！中华民族危急！只有全民族实行抗战，才是我们的出路！”同日，朱德、毛泽东等红军将领致电驻守平津的二十九军将领宋哲元等，指出：“日寇进攻，全国震愤，卢沟桥之役，二十九军英勇抵抗，全国闻风，愿为后盾。”他们代表千万名红军将士表示：“准备随时调动，追随贵军，与日寇决一死战。”为了早日实现奔赴抗日前线，消灭日寇的愿望，中共中央和红军加紧出师前的准备工作。7月11日，驻在陕西省泾阳县云阳镇的红军前敌总指挥部致电中共中央，请缨抗战，要求迅速派先遣师开赴河北，援助二十九军。7月13日，毛泽东、朱德在延安召开大会，号召共产党员和机关工作人员准备随时出动到抗日前线去。7月14日，毛泽东、朱德电令红军各部：限10天内完成各项抗日准备工作，听候出动命令。同时，中共中央还向蒋介石传达了“红军主力准备随时出动抗日”的信息。这一天，身为红军总司令的朱德，为了表明红军奔赴前线抗日的决心和勇气，慨然写下一篇誓词：日本强盗夺我东三省，复图占外蒙，又侵我华北，非灭亡我全国不止。我辈皆黄帝子孙，华族胄裔，生当其时，身负干戈，不能驱逐日寇出中国，何以为人！我们誓率全体红军，联合友军，即日开赴前线，与日寇决一死战，复我河山，保我民族，保卫国家，是我天职！7月18日，朱德离开延安，前往红军前敌总指挥部。23日抵达云阳镇。随后，朱德与红军高级干部着手红军改编和开赴前线等工作。还在卢沟桥事变之前，国民党和共产党就红军改编问题进行了多次的谈判，但都没有达成协议。国民党方面坚持红军只能保留2万人，取消政工人员，由国民党向红军派辅佐人员（包括各师参谋长和排以上各级副职干部）指挥，改编后服从国民党政府军事委员会的一切命令。对这些无理要求，中共谈判代表据理力争。卢沟桥事变后，中共中央于7月28日提出：红军改编必须坚持3个师，共45000人，3个师之上设总指挥部，朱德任总指挥、彭德怀任副总指挥，并设政治部。次日，正在云阳的朱德、彭德怀致电蒋介石，表示“德等改编完成，待命出动，誓以热血为国效死。”然而，蒋介石不同意中共的要求。7月29日和30日，北平、天津相继落入日寇之手，引起全国震动。8月初，蒋介石密邀毛泽东、朱德、周恩来去南京共商国防问题。4日，中共中央决定朱德、周恩来、叶剑英前去南京。6日，朱德和周恩来由云阳抵达西安，并于9日会同已在西安的叶剑英同机飞抵南京。8月11日，朱德在南京国防会议上发言。面对众多国民党高层人士，他系统地阐述了抗日战争的战略战术。他说：抗日战争在战略上是持久的防御战，在战术上则应采取攻势。在正面集中兵力太多，必然要受损失，必须到敌人的侧翼活动。敌人作战离不开交通线，我们则应离开交通线，进行运动战，在运动中杀伤敌人。敌人占领我大片领土后，我们要深入敌后作战。在抗战中发动民众甚为重要，在战区应由下而上及由上而下把民众组织起来。游击战是抗战中的重要因素，游击队在敌后积极活动，敌人就不得不派兵守卫其后方，这就牵制了它的大量兵力。
朱德在发言中还分析了当前的局势，指出：目前敌人用兵方向主要是华北，但从目前情况判断，敌人必然会进攻上海，以吸引我国兵力。
在南京，朱德、周恩来、叶剑英继续就红军改编问题与蒋介石进行谈判。蒋介石虽然希望红军尽早开赴前线参战，但他对战局发展有一种错误认识，希望把战事局限在华北。因此，在红军改编问题上，他始终不承认红军的独立地位，坚持红军改编为3个师，不成立统一的指挥机关，政治机关只管联络，无权指挥。对此，中共中央予以拒绝。
就在双方僵持不下之时，8月13日，日军突然向中国最大的城市——上海发动了大规模进攻。这正应验了两天前朱德的预测。日军进攻上海，把战火烧到了国民党政府统治的中心，使蒋介石感到中日间的全面战争已不可避免，于是，他不得不放弃对红军改编的无理要求，同意红军改编后设立统一的指挥机关——国民革命军第八路军总指挥部，朱德任总指挥，彭德怀任副总指挥。8月22日，蒋介石正式发表了这项任命。
国共两党在红军改编等重要问题上达成协议后，为尽快完成改编，早日出征，朱德提前于8月16日离开南京，19日回到云阳镇红军前敌总指挥部。第二天，朱德和彭德怀率红军全体将士发布《留别西北同胞书》，书中说：
敝军要与相聚八个月的父老兄弟姊妹们暂且告别。为了国家，为了民族，为了使西北兄弟父老姊妹不做亡国奴，敝军要走上抗日前线去。要以我们的头颅和热血把日本强盗赶出中国，把汉奸铲除干净，那时再回来与我们亲爱的父老兄弟姊妹相见，过快活的太平日子。
同时，红军将士还发布为东下抗日告同胞书，表示：我们改名为国民革命军，受命上前线去。我们抱定了最大的决心，要为民族的生存流到最后一滴血，不把日本帝国主义赶出中国，不把汉奸卖国贼完全肃清，决不停止。
8月22日，由原红军第一方面军为主改编成的八路军一一五师主力，作为抗日先遣队，率先从陕西三原出发，在韩城县芝川镇东渡黄河，走上了抗日的新战场。
这时，朱德赶到了陕西洛川县冯家村，出席中共中央政治局扩大会议，即洛川会议。
会议从22日至25日共进行了三天，着重讨论全国抗战开始后的新形势、党在抗战时期的方针政策、抗战中的作战方针等问题。会议通过了《关于目前形势与党的任务的决定》和《抗日救国十大纲领》。
会上朱德多次发言，主张红军出动以后，应注意保存兵力，但保存的方法应是积极的、向前的、发展的。他指出：持久战不能单凭消耗，主要的是发动群众，军事上是发动广大游击战争。为了争取国民党军队能在前线阻止敌人一个时期，要在国民党军队还能抵抗时，及早布置工作，争取在华北的持久战。即使友军都退下来，我们也能在华北坚持。我们的中心工作是支持华北。华北地势上也有可能发展游击战争。我们重心争取在太行山及其以东地区。他还要求，在红军出动后，后方也要动员起来，支援前线。
洛川会议决定改组中共中央革命军事委员会，由毛泽东、朱德、周恩来、彭德怀、任弼时等11人组成，毛泽东任书记，朱德和周恩来任副书记。
8月25日，中共中央革命军事委员会正式发布中国工农红军改编为国民革命军第八路军的命令，宣布“红军改名为国民革命军第八路军”，“将前敌总指挥部改名为第八路军总指挥部”，“朱德为总指挥，彭德怀为副总指挥，叶剑英为参谋长，左权为副参谋长。”红军总政治部改为八路军政治部，任弼时为主任，邓小平为副主任。八路军下辖3个师：第一一五师、第一二○师、第一二九师。第一一五师以林彪为师长，聂荣臻为副师长，周昆为参谋长，罗荣桓为政训处主任，肖华为副主任。第一二○师以贺龙为师长，肖克为副师长，周士第为参谋长，关向应为政训处主任，甘泗淇为副主任。第一二九师以刘伯承为师长，徐向前为副师长，倪志亮为参谋长，张浩为政训处主任，宋任穷为副主任。命令要求各师在改编为国民革命军后，“必须加强党的领导，保持和发挥十年斗争的光荣传统，坚决执行党中央与军委会的命令”。9月11日，国民党政府军事委员会命令第八路军改为国民革命军第十八集团军，并任命朱德为第十八集团军总司令、彭德怀为副总司令。八路军虽改称第十八集团军，但在人民群众中仍习惯称之为八路军。
正是这支中国共产党领导的人民军队，为了实现团结御侮对日抗战，毅然放弃了具有光荣声誉的“红军”这个名字，改编为国民革命军，肩负起民族解放的重任，昂首走向抗日的最前线。
9月3日，继八路军一一五师开赴华北前线，一二○师也在陕西富平县庄里镇誓师，随即整装出发，渡过黄河进入山西。
9月6日，天上下着蒙蒙细雨。八路军总部在云阳镇的大操场举行隆重的抗日誓师大会。只见八路军出征将士整齐列队，《到敌人后方去》的歌声此伏彼起，“打倒日本帝国主义”的口号震撼长空。朱总司令神采奕奕地站在主席台上，率领八路军健儿高声朗诵《八路军出师抗日誓词》：
日本帝国主义是中华民族的死敌，它要亡我国家，灭我种族，杀害我们父母兄弟，奸淫我们母妻姊妹，烧我们的庄稼房屋，毁我们的耕具牲口。为了民族，为了国家，为了同胞，为了子孙，我们只有抗战到底。
我们是工农出身，不侵犯群众一针一线，替民众谋福利，对友军要亲爱，对革命要忠实。如果违反民族利益，愿受革命纪律的制裁，同志的指责。谨此宣誓。
誓师大会以后，八路军总部向韩城县芝川镇进发，准备在这里渡过黄河。渡河时，黑夜沉沉，高原寂静，北斗星高挂天空，黄河奔腾咆哮。朱总司令站在黄河岸边，和几位八路军领导人指挥总部队伍平安而迅速地渡过了河，而后，他和任弼时、邓小平和左权等同乘一条船渡过了河。从此，朱总司令率领八路军将士在战火纷飞的华北大地上，开始了新的战斗。