为了早日完成红军改编，出征抗日，正在参加国防会议的朱德提前离开南京，回到陕西。
8月19日，朱德来到云阳抗日红军前敌总指挥部，加紧进行红军改编工作。第二天，他和彭德怀率全体指战员发布《留别西北同胞书》：敝军要与相聚8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，他们发布《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，要为民族的生存流尽最后一滴血，不把日本帝国主义赶出中国，不把汉奸卖国贼完全肃清，绝不停止。
朱德、彭德怀还发布《告抗日友军将士书》，指出：我们和你们同是黄帝子孙，同是中华军人，同是患难中的朋友。我们的敌人只有一个——日本帝国主义。我们要胜利，要不做亡国奴，只有亲密团结起来，结成铁的长城。
在对红军的改编和出动迅速作了部署后，朱德马上赶往洛川县冯家村参加中国共产党历史上一次非常重要的会议——洛川会议。
洛川会议举足轻重，场地却非常简陋。会场设在村西北角的一所私塾里。教室的中间放了些长的、方的、粗糙的、古朴的桌子，拼成整齐的一排，二十多个人挤在周围坐下，便算是会场了。参加会议的有毛泽东、张闻天、周恩来、朱德、任弼时、彭德怀、刘伯承、聂荣臻、徐向前、林伯渠、林彪、贺龙、关向应、罗荣桓、张国焘、凯丰、博古等23人。
会议从8月22日至25日开了4天。毛泽东在会上对军事问题和国共两党关系问题作了说明，指出，中国共产党领导的人民抗日武装应以创建敌后抗日根据地，钳制和消耗敌人，配合友军正面战场作战，保存与扩大自己力量为基本任务。人民武装要执行独立自主的山地游击战，不受限制地放手发动群众，组织抗日武装，建立抗日根据地的战略方针。
会议通过了《关于目前形势与党的任务的决定》、《抗日救国十大纲领》，还通过了《八路军出师抗日誓词》、《八路军抗日三大纪律》、《八路军抗日八项注意》。会议决定成立新的中共中央革命军事委员会，毛泽东、朱德、周恩来、张闻天、彭德怀、任弼时、叶剑英、林彪、贺龙、刘伯承、徐向前11人为委员，毛泽东为主席，朱德、周恩来为副主席。
洛川会议的最后一天——1937年8月25日，中共中央革命军事委员会发布红军改编的命令：南京已开始对日抗战，国共两党合作初步成功，为着实现共产党中央给国民党三中全会红军改名之保证，使红军成为抗日民族战争的模范，推动这一抗战成为全民族的抗日革命战争，以争取最后的彻底胜利，特依据与国民党及南京政府谈判结果，宣布红军改名为国民革命军第八路军。着将：前敌总指挥部改为第八路军总指挥部，以朱德为总指挥，彭德怀为副总指挥，叶剑英为参谋长，左权为副参谋长。
总政治部改为第八路军政治部，以任弼时为主任，邓小平为副主任。第一军团、第十五军团及七十四师合编为陆军第一一五师，以林彪为师长，聂荣臻为副师长，周昆为参谋长，罗荣桓为该师政训处主任，萧华为副主任。二方面军，二十七军，二十八军，独立第一、第二两师及赤水警卫营、前总直之一部等部，合编为陆军第一二○师，以贺龙为师长，萧克为副师长，周士第为参谋长，关向应为政训处主任，甘泗淇为副主任。
四方面军、二十九军、三十军，陕甘宁独立第一、二、三、四团等部，改编为陆军第一二九师，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。以上各部改编后人员委任，照前总命令行之。各师改编为国民革命军后，必须加强党的领导，保持和发扬10年斗争的光荣传统，坚持执行党中央与军委命令，保证红军在改编后成为共产党的党军，为党的路线及政策而斗争，完成中国革命之伟大使命。
中央革命军事委员会主席 毛泽东
副主席 朱德 周恩来
同日，中共中央还发出电令：在各师主力开赴抗日前线后，八路军在延安设立后方总留守处（后改称留守兵团，直属中央军委），萧劲光任主任，担负保卫陕甘宁边区的任务。
朱德总指挥、彭德怀副总指挥随即向全国发布就职通电，称：“日寇进攻，民族危急，敝军请缨杀敌，义无反顾。兹幸国共两党重趋团结，坚决抗战，众志成城”，表示愿“追随全国友军之后，效命疆场，誓驱日寇，收复失地，为中国之独立、自由、幸福而奋斗到底”。8月26日，他们又签发《八路军总指挥部布告》
本军奉命抗日为求民族生存
拥护中央领导驱逐日寇出境
团结全国各界联合法苏美英
保卫中华领土收复失地完整
实行统一战线抗日救国纲领
本军纪律严明买卖照常公平
禁止拉夫拉车禁止侵犯百姓
凡属中华同胞一律保护认真
汉奸敌探间谍严办绝不容情
望我国人奋起共负救亡责任
抗日战争胜利大家共享太平
在红军改编为国民革命军第八路军，即将开赴抗战前线的情况下，为加强党对八路军的绝对领导，中共中央于8月29日决定前方设立党的军委分会（后称华北军分会），由朱德、彭德怀、任弼时、张浩、林彪、聂荣臻、贺龙、刘伯承、关向应9人组成，朱德为书记，彭德怀为副书记，受中共中央军委统辖。同时，中共中央决定八路军各师成立军政委员会。第一一五师以林彪、聂荣臻、罗荣桓、周昆、萧华组成，林彪任书记；第一二○师以贺龙、关向应、萧克、甘泗淇、王震组成，贺龙任书记；第一二九师以刘伯承、张浩、徐向前、陈赓、王宏坤组成，刘伯承任书记。各师军政委员会均受军委分会统辖。
在红军改编为八路军的命令里，没有“政治委员”一职。因为国民党军队里没有这一职务。但抗战初期的一段实践证明，它使八路军的政治工作受到了削弱。10月19日，八路军总部致电中共中央，建议恢复党代表和政治机关制度。22日，张闻天、毛泽东复电同意，同时指出党代表名义不妥，仍应名为政治委员。24日，朱德、彭德怀、任弼时发布命令：根据中共中央决定，恢复军队中的政治委员及政治机关制度。各师、旅、团政训处立即改为政治部和政治处。聂荣臻、关向应、张浩分别任第一一五师、第一二○师、第一二九师政委。
红军改编大局已成。中国共产党经过艰苦努力，保证了党对军队的绝对领导。
改编完成后，八路军迅速出动，奔赴抗日前线。
“由芝川镇渡河，到侯马待命。”这样的渡河地点及出动路线，是毛泽东考虑陕北的实际情况，在8月上旬就定下的。毛泽东在8月10日的电报中说，关于“出动路线，因洛川至府谷千余里无粮，延安南北800余里颗粒无买（机关粮食从晋西与西安买来），因此绝不能走陕北，只能走韩城渡河经蒲县、孝义、汾阳到大同集中”。古人云：兵马未动，粮草先行。现在，几万人的大军出动，粮食等军需物资的供应不是个小问题。毛泽东定下了这条出动路线，顿使韩城芝川镇黄河渡口喧闹异常，八路军的3个师及总部，都先后从这里渡过黄河，奔赴华北，踏上了抗战的征程。
1937年8月，一支声势浩大的队伍，正踏着雨后的泥泞，向黄河西岸的禹门渡口挺进。这支队伍正是八路军第一一五师。他们于8月21日即奉命换装。当时国共两党的谈判尚未结束，南京政府还没有正式发布红军改编的命令。但华北战局危急，毛泽东在8月10日发电报给正在太原同阎锡山接洽的彭雪枫：“因时局紧急，红军不待改编即拟出动，到大同后再行改编”，并说朱德、周恩来等正在南京谈判。如果红军部队到时，阎锡山问及如何还未改编，就据实回答“南京方面的拖延（不发表宣言，不决定政治纲领，不发表指挥部，也不给番号，最近几天内才把番号颁下，但指挥部还未委任）”。
这样，中共中央以红一军团为主，组成抗日先遣部队，未待改编完毕即提前东进。队伍由红一军团代理军团长陈光、政治部主任罗荣桓率领，浩浩荡荡，向黄河边挺进。
部队日夜兼程。8月25日，陈光、罗荣桓接到了部队改编为八路军第一一五师的正式命令：师长林彪，副师长聂荣臻，参谋长周昆，政训处主任罗荣桓、副主任萧华。当时正处于夏末秋初季节，忽而烈日暴晒，忽而大雨倾盆，沿途山洪暴发，部队还几次遇上了泥石流。好在这支队伍是从二万五千里长征中摔打出来的，这点困难不算什么。
8月30日，部队到达黄河西岸的韩城县芝川镇，前面就是禹门渡口，黄河水的呼啸声已经隐隐可闻。
师政训处主任罗荣桓和第三四三旅旅长陈光把独立团团长杨成武和六八六团团长李天佑找了去。罗荣桓说：“禹门渡口设有国民党检查站，未经改编的红军一律不让过河，你们是不是都彻底换装了？”
