1937年7月，抗日战争的爆发，使中国共产党所有的力量几乎都投入到这场战争的军事行动中或与战争相关的工作中。邓小平不仅从1938年1月开始担任八路军一二九师政委直到抗日战争的结束，而且还有后来解放军在五十年代早期对中国西南的军事行动中，都表现了他卓越的军事指挥才能。邓小平步入军界，首先是毛泽东对他的信任。然而随着时间的推移，邓小平在军队中地位越来越巩固，逐渐地建立了他自己的威信，抗日战争结束时，作为刘伯承司令员政委的邓小平，他们所领导的军队被称为刘邓大军。
在邓小平和刘伯承密切合作的十四年中，首先是巩固了一二九师在太行山区的地位。后来又扩大了太行根据地和这支军队的规模①。他们所建立的根据地最终合并成四个根据地——太行、太岳、冀南和冀鲁豫根据地。这四个根据地组成了晋冀鲁豫边区（即山西——河北——山东——河南），这个边区本身最终成为1948年组建中华人民共和国雏形的华北人民政府的一个最重要的行政区。在抗日战争结束时，刘邓所指挥的军队已成为共产党领导的最强大的武装部队之一了。在后来的解放战争中，这支部队变成了中国人民解放军第二野战军，南征北战取得了辉煌的胜利。特别是著名的淮海战役。在1949年至1952年期间，刘邓在中国西南地区组建了共产党的政权。通过这些年的征战，提高了邓小平在军队中的地位，这在后来证明对邓小平是很重要的，特别是“文化大革命”之后。通过这些年的征战，使他获得了动员群众和执行政策的实际经验，这个经验对他未来的执政是很重要的。同时，这些年的征战使他获得了众多同事和部下对他的广泛支持，这些同事和部下在“文革”后的政治中成为支持他的核心力量②。
八路军
根据国共两党合作共同抗日所达成的协议，1937年8月红军改编为国民革命军第八路军。八路军由三个师组成：由林彪领导的一一五师从陕西省三原地区向山西东北部挺进；由贺龙领导的一二○师向山西西北部挺进；由刘伯承领导的一二九师向山西东南部挺进。1937年9月，按照国民党政府制定的全国统一的战斗序列，八路军改称为第十八集团军。但是这个军队仍然是共产党的武装力量，它仍然保持着某种独立性，其原因就是在改编以前，共产党已成功地赢得了人民大众的支持，广大青年纷纷踊跃参加八路军，邓小平在这一过程中所起的作用是非常重要的。
在抗战开始时，邓小平被任命为八路军政治部副主任，当时的主任是任弼时，邓的任务最初是分管宣传，后来他又分管征兵和动员工作。1937年9月初邓小平参加了由周恩来在山西省会太原（太原两个月后沦陷于日本人）召开的军事会议，在这次会议上，邓小平被任命为由阎锡山、国民党和共产党共同建立的“第二战区民族革命战争战地总动员委员会”的共产党代表③。邓小平从太原和八路军总部一起转移到石太铁路线以北、太行山脉北部的五台县。邓小平以此为中心走遍晋东北，相继建立起各县的战地总动员委员会和与此相适应的为抗战服务的各种基层社会组织，包括农民协会、工人联合会及各种形式的训练班、学习班。尽管可能有莫斯科中山大学的各种方法，但是抗日救国的口号对民族主义者肯定最具有感染力④。有趣的是尽管邓小平在当时见过阿格尼丝·史沫特莱，但是史沫特莱的印象中似乎只记得当时八路军总部中的其他人，她只记得曾见过任弼时的助手，当时把这位助手的名字错听为“汀”⑤。
然而，在1938年初，邓小平又一次被调动，和刘伯承到了一起——他们俩早在1931年在江西苏区就相识⑥，这次调动，邓小平被任命为一二九师政委。在抗战初期，毛泽东似乎已经注意到了邓小平对一二九师的控制能力，在不久之前，毛泽东对此存有疑虑不是没有道理的，因为长征途中张国焘拒绝毛泽东对共产党的领导，特别是拒绝战略撤退所要到达的目的地。一度时间，他分裂了共产党和共产党的军队，向苏联靠拢，然而最后又在陕北根据地与毛泽东和共产党的其他人会师⑦。一二九师的前身就是红四方面军，1937年8月，毛泽东改组了一二九师的领导班子，任命久经战场的武将刘伯承任司令员，张浩任政委。
邓小平在当时长期离开延安工作，并成为党内相当引人注目的人物，这些都反映了毛泽东对邓的信任程度。甚至在1942年和1943年毛泽东和他的支持者所发动的整风运动和使共产主义运动中国化的过程中，邓小平也没有被召回延安参加整风运动，在毛泽东看来，他与邓小平之间没有什么利害冲突，邓小平是一个部下而不是一个同事。在任何情况下，他都能显示出他是能够被信赖的。
邓小平被任命为一二九师的政委之后只去过延安三次，最长的一次是1938年的8月到12月，其间还出席了中国共产党中央委员会六中全会的扩大会议；1939年8月邓小平参加了政治局的扩大会议；1945年6月，尽管邓小平没有参加第七届党的代表大会，但是他参加了他被选入的中央委员会的第一次全会，并