日军攻占太原以后，大举南进，一部西犯逼近黄河，窥伺陕甘宁边区。为了保卫陕甘宁边区，第一一五师向隰县、大宁一带开进。
一九三八年三月一日，第一一五师直属队路过隰县以北的千客庄，因部分人员穿着缴获来的日本军大衣，当地驻防的阎锡山第十九军的哨兵以为日寇来了，开枪误伤林彪。罗荣桓立即报告集总和中央军委。当日二四时，军委主席毛泽东与军委参谋长滕代远联名致电罗荣桓：“林之职务暂时由你兼代，”但同一天，在毛、滕发电前数小时，集总已决定，由第三四三旅旅长陈光代理师长。此后，第一一五师的全面工作，实际上仍由罗荣桓负责。到一九三八年底，罗荣桓任第一一五师政治委员。
罗荣桓派人将林彪转送延安之后，即与陈光率领主力部队迅速进至蒲县至大宁公路一线，用游击战的“拿手好戏”，在敌人的侧后方，以营为单位，分散预伏在道路曲折、地形复杂的午城、井沟一带的若干个阵地上，此起彼伏地向敌人连续进行袭击。平均一天打一仗，有时一天打两仗。打得赢就打，打不赢就转移到别处打。从一九三八年三月十四日至十九日，连续打了五个昼夜，共歼敌千余人、毁敌汽车七十余辆，给猖狂西犯的敌人以沉重打击，粉碎了敌人西渡黄河进犯陕甘宁边区的狂妄企图，稳定了晋西南的局势，为吕梁山根据地的建立创造了条件。
午城、井沟战斗之后，国民党第二战区副司令长官卫立煌率领他的指挥机关过河东来。刚到大宁，便遭敌人拦阻。卫进退两难，要求第一一五师支援。罗荣桓派司令部侦察科长苏孝顺找卫联络，并派第六八六团三营前往掩护。第二天，敌人将卫部冲散。为了掩护卫立煌，第三营十一连指战员，在白儿岭顶住了八百多敌人的轮番进攻。已经脱险的卫立煌用望远镜遥望白儿岭，只见整个阵地都处在飞机大炮的狂轰滥炸之下，已成一片火海。他问在那里有几个团，八路军联络人员告诉他，只有一个连。他很惋惜地说：“这个连完啦！”然而，这个连却胜利归来了，全连仅伤亡二十余人，得到师部通报表彰。卫立煌也不禁钦佩地说：“八路军真能干！”他还对他的部下说：“你们看看，人家八路军，还扛着梭镖，那么能打，唱起歌来也有精神。可你们垂头丧气的样子，象什么！”后来他特地送给八路军一百挺轻机枪，十万发子弹，表示谢意。
抗战初期，中共中央还曾同阎锡山建立了较为密切的统一战线关系。为了支持阎锡山抗日，八路军总部在一九三八年初调拨了两个新建的连队编到阎锡山的晋绥军总部执法队去。行前，总部直属政治处副主任康克清向两位连长交代：在晋绥军中要搞好统一战线工作。党的组织关系可向汾阳“牺盟会”内的党组织联系转接。
部队编入晋军执法队后，遭到司令陈宏棠的排斥刁难。陈诬蔑这两个连队是“赤匪”，扬言要予以“解散”，并拉拢一些人叛变。一时，部队思想很混乱。此时，八路军总部已东去太行区。连长邱金发便连夜赶到四〇里外的第一一五师师部向罗荣桓汇报，要求将部队拉回来，编入第一一五师。
罗荣桓听完邱金发的汇报后，耐心地说：“你们到晋军去，是朱总司令同阎锡山商定的。现在遇到一点困难就把部队拉出来，于统一战线不利，会影响我们八路军的信誉，不能撤回来。执行这项任务，困难肯定是不少的，甚至会遇到危险。你是红军老战士，又是共产党员，一定要按照党的统一战线政策去办，要在斗争中锻炼成长，要提高警惕，防止反动分子的暗害。你们只要坚持下去，斗争得法，就一定会胜利。”罗荣桓还就如何巩固部队，如何开展统战工作，如何坚持合法的斗争，做了具体指示。
经过罗荣桓的耐心说服，邱金发进一步理解了做好统战工作的重要意义，增强了坚持下去的信心和勇气，掌握了斗争的办法，愉快地返回部队。按照罗荣桓的指示，他们整顿部队，向顽固派进行坚决而巧妙的斗争，终于保存了部队，胜利完成任务。
中共中央同阎锡山建立统战关系的一项重要的行动是组建新军。卢沟桥事变后，阎锡山亲自出面邀请山西籍的共产党员薄一波进行此项工作。薄按照中国共产党的指示，接受了阎锡山的委任，在以共产党员作为骨干的“牺牲救国同盟会”的基础上，很快组建了四个决死纵队（相当于旅）和一个工人武装自卫总队。
决死第二纵队住在洪洞、赵城一带。这支部队发展很快，在短时间内，由三个团发展到十一个团，达二万余人。缺干部、少经验成为部队建设的突出问题。
一九三八年三四月间，陈光、罗荣桓率部转移到汾阳、孝义一带发动群众，开辟吕梁山根据地。师部与决死二纵队驻地相邻。罗荣桓对这支部队的建设很关心。在十二月间，他便遵照总部指示，给他们调去一批干部。这时，他又将这个纵队的领导干部韩钧、张文昂、徐荣、郝德青等请到师部，商谈二纵队的建设问题。他说，你们的部队发展得很快，这很好，说明群众的抗日热情高涨。但是军队是要打仗的，部队不但要多，而且要精。所以，我建议你们进行整军，部队要整编，不要怕编掉几个团，主要看部队有无战斗力，能不能打仗。在整军的基础上，抓紧进行军政训练，特别要加强部队的政治思想工作，搞好官兵关系，加强部队的团结。
随后罗荣桓又请陈光、肖华和宣传部长肖向荣等，多次给纵队的干部上军事课、政治课，给他们讲解如何建设人民军队，如何开展游击战争，如何做部队的思想政治工作等等，具体地传授红军的建军经验。陈光还在二纵队住了半个多月，言传身教，帮助他们进行整顿。
在罗荣桓、陈光的具体帮助下，决死第二纵队进行了一次认真的整军。他们首先整顿了组织，将十一个团编成八个团，共约一．五万人，使部队更加精干。团、营、连都配备了政治工作干部，排还配了政治工作员，部队从组织上得到了加强。然后，在一一五师派出的干部的具体帮助下，进行军政训练。军事训练，着重练习射击、投弹、刺杀、侦察、夜战、破铁路、攻碉堡等，学会游击战的战术；政治训练，着重讲解抗日民族统一战线政策、抗战的形势、前途，以及军政一致、军民一家、官兵平等等建军原则。
通过整顿和军政训练，使这支部队从一开始就接受了红军的建军经验，受到了红军优良传统的影响，同旧军队有了本质的区别，很快建成了一支具有一定战斗力的抗日部队。
在一一五师帮助决死二纵队整训的同时，从延安抗大来到山西八路军办事处主办学兵大队的何以祥，根据北方局的指示，也到晋西组织抗日武装。他从学兵大队带来的十多个学员，都被各县要去了。他既缺人，又缺武器。一天，他带着晋西区党委的介绍信来请示罗荣桓，罗荣桓鼓励他说：
“人是不缺的，干部也不用愁。”
“在哪里呢？”
“不在我这里，在人民群众中间。你要去发动群众，从群众中发现和培养干部。”罗荣桓接着具体交代：“红军东征时，在汾阳、孝义、灵石一带撒下了一些‘种子’，有的党员现在隐蔽起来了，你要到每个村、每个区去找，恢复党的组织。在以阎锡山的名义建立的牺牲救国同盟会中有很多进步分子，你要同他们取得联系。在阎锡山政权的县长、科长里头，也有一些进步分子，你要学会做统战工作，争取他们抗日，同时还要做青年工作、妇女工作，深深扎根于群众之中……”
何以祥从罗荣桓那里没有得到人和枪，但他得到了办法和信心。他按照罗荣桓的指示，深入到群众中去，从秘密串连到公开活动，团结的群众越来越多。根据群众提供的线索，找到了阎锡山部队撤退时丢下的几百条枪，把新发展的游击队员全副武装起来。何以祥又去师部汇报，罗荣桓鼓励他：“你做得对，有了朋友，胆子就大了；有了群众，办法有了，枪也有了。”为了组建这支部队，罗荣桓还派一一五师的干部去传授经验，训练干部，派宣传队去演戏、慰问。又组织这支部队的新干部到一一五师学习。这支白手起家的晋西南游击第一、二、三大队，很快发展到二千多人。
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