西安事变后，蒋介石不得不接受共同抗战的现实。国共两党在1937年2月至8月进行了五次谈判。蒋介石试图限制红军的行动。首先，他试图通过限制编制来压缩红军的力量。中共代表周恩来提出了红军组成一路军，下辖4个军，由林彪、贺龙、刘伯承、徐向前担任军长的构想。
然而，蒋介石坚持认为红军只能编为2个师8个团。在反复让步后，双方最终达成一致，红军编制为3个师6个旅。其次，国民党试图通过分配番号来削弱红军的地位。八路军的番号原本属于粤军，但在1936年6月，粤军陈济棠被撤销番号，这个番号随后被赋予了红军。
为了限制红军的实力，国民党只给予了三个丙种师的编制，这些师下辖2旅4团，兵力最少。另外，115师、120师、129师的番号原本属于东北军，然而在1937年初被蒋介石撤销，而后被授予了八路军。最后，蒋介石还试图通过将领改用化名来削弱红军的影响。
在谈判初期，蒋介石要求朱德、毛泽东必须离开部队，但遭到了周恩来的坚决反对。直到七七事变后，蒋介石才被迫同意红军的改编。他提出八路军主官必须使用化名，但这遭到了我党代表的坚决抵制。最终，国共双方于1937年8月22日达成一致，红军改编为八路军。
蒋介石只给予了4.5万人的编制，而当时红军共有7.44万人，近3万人没有编制。为了让更多人编入八路军，115师增设了独立团，而120师和129师增设了教导团。此外，每个师的骑兵营、炮兵营、工兵营、辎重营等直属部队也尽可能扩大了人数。
通过这些办法，八路军在成立时实际人数超过了60000人。八路军改编后，其主力迅速投入到抗战前线，经过8年的时间，八路军的主力部队发展到了100多万人。
