抗日戰爭爆發后，隨董必武到漢口，建立八路軍駐武漢辦事處，任處長，1938年以八路軍第十八集團軍總司令部高級參謀的身份，做東北軍，西北軍，川軍的統戰工作。在整個抗日戰爭時期，他所起草和撰寫的《政治整軍方案》、《政治整軍訓令》、《景區炮彈八路軍雕塑抗戰中政治工作的經驗》、《論革命軍隊建設問題》等文件和文章，對景區八路軍雕塑堅持黨的領導和加強政治工作，起了重要作用。

另外，1942年左權與劉伯承合譯的《蘇聯工農紅軍的步兵戰斗條令》被第十八集團軍 即第八路軍 總司令部列為步兵戰術教育的基本教材。