抗日戰爭
抗日戰爭爆發後，任中共xx委員、xx前方分會(1941年改稱華北軍委分會)副書記、國民革命軍第8路軍副總指揮(9月11日改稱第18集團軍副總司令)，協助朱德指揮八路軍開赴華北抗日前線，取得平型關等戰役戰鬥的勝利。1937年10月與朱德、任弼時向中共中央建議，恢復在改編為八路軍時取消的政治委員制度，加強部隊的政治工作。11月，在延安抗日軍政大學發表《爭取持久抗戰勝利的幾個先決問題》的演說，闡述中日雙方敵強我弱必然轉化的依據，提出整個抗日戰場應當採取的作戰方針，詳細論述了發動游擊戰爭與全民動員的意義和方法。
1938年起在華北敵後參與領導發動民眾，創建抗日根據地，擴大抗日武裝;指揮部隊開展獨立自主的游擊戰和有利條件下的運動戰，挫敗日軍多次“圍攻”和“掃蕩”，同時與製造磨擦的國民黨頑固派進行堅決鬥爭。
1940年3月組織發起衛(河)東和磁武涉林戰役，重創國民黨頑固派軍隊，維護了國共合作抗日的大局。8月，為粉碎日軍的進攻和防止國民黨投降的危險，在華北指揮實施百團大戰，對正太、同蒲、平漢鐵路等重要交通線進行大規模破襲戰，前後歷時3個多月，進行大小戰鬥1800餘次，斃傷俘日偽軍4萬餘人，增強了全國人民爭取抗戰勝利的信心。
1942年8月任中共中央北方局代理書記，統一領導華北敵後的對敵鬥爭、整風學習、大生產和減租減息運動，鞏固敵後抗日政權，實行精兵簡政，領導軍民渡過抗日戰爭最困難的階段。1943年9月到延安參加整風運動。1945年6月當選為中共第七屆中央政治局委員。8月被任命為中共xx副主席兼總參謀長，協助毛澤東、朱德指揮大反攻作戰。
解放戰爭
解放戰爭時期，任中國人民解放軍副總司令。1947年3月起任西北野戰兵團(後相繼改稱西北野戰軍、第一野戰軍)司令員兼政治委員，指揮僅2萬餘人的部隊同進攻陝甘寧解放區的23萬國民黨軍作戰。在中共中央和解放軍總部主動撤出延安後，根據毛澤東提出的作戰方針，採用“蘑菇戰術”，拖著敵人兜圈子，並不斷進行襲擾，使其屢屢撲空，陷於十分疲勞和十分缺糧的困境。並尋機集中優勢兵力各個殲滅敵人，在一個半月內於青化砭、羊馬河、蟠龍鎮三戰三捷，殲敵1.4萬餘人。同年8月指揮沙家店戰役，殲敵兩個旅，挫敗國民黨軍對陝北地區的重點進攻，基本扭轉了西北戰局，保衛了中共中央機關的安全，有力地配合了人民解放軍在其他戰場的作戰。
1948年春在宜川戰役中，以圍城打援戰法殲敵5個旅，並於4月21日在西府隴東戰役中收復延安。
1949年指揮第一野戰軍和華北軍區第18、第19兵團，運用軍事進攻與和平談判相結合的方式，經過陝中、扶眉、蘭州、寧夏、河西等戰役，殲滅和改編國民黨軍30餘萬人，解放西北5省。6月任中共中央西北局第一書記。
抗美援朝
新中國成立後，任中央人民政府人民革命軍事委員會副主席、西北軍政委員會主席、西北軍區司令員、新疆軍區司令員兼政治委員。1950年10月，在中共中央政治局擴大會議上，堅決擁護毛澤東關於抗美援朝的主張。出任中國人民志願軍司令員兼政治委員，率志願軍跨過鴨綠江，在技術裝備落後、後勤供應困難、異國作戰、地形生疏等不利條件下，與朝鮮人民軍一道迎戰以美國為首的“聯合國軍”和南韓軍隊。戰爭初期，乘敵恃強分兵冒進，及時修正作戰計畫，變更部署，指揮志願軍以近戰、夜戰、迂迴穿插斷敵後路的打法，在第一次戰役中殲敵1.5萬餘人，初步穩住了戰局。第二次戰役中，乘敵尚不了解志願軍的兵力和意圖，先指揮所部後退示弱、誘敵深入，然後猛烈反擊、迂迴敵後斷其退路，殲敵3.6萬人，收復“三八線”以北大部地區，徹底粉碎了麥克阿瑟在聖誕節前占領全朝鮮的狂妄企圖，扭轉了朝鮮戰局。第三次戰役中，指揮部隊突破敵“三八線”防禦陣地，占領漢城，將戰線推進到北緯37度線附近，並及時察覺敵人企圖，果斷下令停止追擊。第四次戰役中，面對敵全線反撲，運用節節抗擊、戰役反擊、運動防禦等多種作戰樣式，予敵以重創。第五次戰役中，指揮志願軍實施全線反擊，殲敵8.2萬餘人，把戰線穩定在“三八線”附近地區，粉碎了敵人在中朝軍隊側後登入的計畫，迫使其轉入戰略防禦並接受停戰談判。
1951年6月，他根據毛澤東的指示，適時提出“持久作戰，積極防禦”的作戰指導原則，採取以陣地戰為主的作戰形式，指示部隊利用山地有利地形構築工事，依託陣地輪番作戰，採取“零敲牛皮糖”的戰法，一次殲敵一小部分，積小勝為大勝，以配合停戰談判的鬥爭。同時集中民眾智慧，推廣“馬蹄形隧道”，在250公里的防禦正面和東西海岸重點地區築成坑道與野戰工事相結合的堅固陣地防禦體系;推廣狙擊殺敵(冷槍冷炮)運動和小分隊夜襲奇襲“快打快撤抓一把”的打法;推廣誘敵離開工事後集中炮火予以殺傷的“引肉上砧”戰術等多種創造性戰法。在此期間，他指揮志願軍以頑強防守與適時反擊相結合的戰法，粉碎敵人多次局部進攻，大量殲滅敵有生力量，使戰線逐漸南移。此外，他還挫敗了敵以切斷中朝方面運輸補給為目的的“絞殺戰”和以製造疫區為目的的細菌戰。1952年4月因病從朝鮮回國就醫，愈後被留在中央，一面主持軍委日常工作，一面兼顧志願軍作戰。為了促進停戰的早日實現，他於1953年6月返回朝鮮前線，建議舉行並組織實施了金城戰役，以強大兵力對南韓軍堅固陣地進行突擊，殲敵5萬餘人，促使停戰談判達成協定，並造成停戰後的有利態勢。7月28日以中國人民志願軍司令官身份在朝鮮停戰協定上籤字。在朝鮮作戰期間，他教育部隊尊重朝鮮人民的民俗風情，遵守朝鮮政府的政策法令，愛護朝鮮的一山一水一草一木。被授予“朝鮮民主主義人民共和國英雄”稱號。