初期發展
上述兩支部隊互相配合，廣泛發動民眾，開展游擊戰爭，創建了冀中抗日根據地。1938年春，冀中地區抗日武裝和晉察冀抗日義勇軍第5、第8支隊等部組成兩個團及回民教導隊，編入人民自衛軍。在此期間，冀中軍民挫敗日軍對冀中地區的第1次春季“掃蕩”，並參加破擊平漢鐵路（今北京—漢口）的作戰。至4月，冀中抗日根據地逐漸鞏固，共建立了38個縣的抗日政權和各種民眾抗日救亡組織；人民自衛軍發展到12個團、1個游擊師、3個游擊支隊，河北游擊軍將較穩定的部隊編為9個團、1個游擊師、4個路。兩支部隊共6.6萬餘人。
八路軍第三縱隊司令正名
5月，人民自衛軍與河北游擊軍等部在河北省安平縣合編為八路軍第3縱隊兼冀中軍區，歸晉察冀軍區指揮。呂正操任司令員，孟慶山任副司令員，孫志遠任政治部主任。縱隊轄第7、第8、第9、第10支隊以及回民教導隊等部，第7、第8、第9、第10支隊依次兼冀中軍區第1、第2、第3、第4軍分區。8月，王平任政治委員（1939年1月程子華繼任）。9月，組編獨立第1支隊（後兼第5軍分區）。10月，第3縱隊編為5個支隊、17個大隊、4個團、1個回民教導隊及縣、區游擊隊，共6萬餘人。
領導的八路軍第三縱隊初期戰績
1938年11月～1939年1月，第3縱隊挫敗了日偽軍對冀中抗日根據地的第一、第二次圍攻。1月25日，八路軍第120師師長賀龍、政治委員關向應率第120師師部和1個旅部、2個團（欠1個營）、1個獨立支隊到達冀中，第3縱隊即歸第120師指揮，建制仍屬晉察冀軍區。隨後，會同第120師主力挫敗日偽軍第三、第四、第五次圍攻。3～4月，以2個獨立支隊與第120師2個主力團合編為該師獨立第1、第2旅。接著，又在第120師及軍委總政治部考察團的幫助下，進行整編整訓，所轄部隊編為警備旅和第6、第7、第8、第9、第10支隊、南進支隊及回民支隊，共15個主力團；其中警備旅及第8、第9、第10、第6支隊分別兼第6、第7、第8、第9、第10軍分區。9月，第120師離開冀中回師晉西北地區。9～12月，第3縱隊部分部隊在新成立的整軍委員會領導下，採取“戰練結合”的方針進行整訓，使部隊軍政素質得到較大提高。整訓期間，還進行了冬季反“掃蕩”作戰。
1940年春，第3縱隊以5個團、回民支隊2個大隊及津南自衛軍組成南進支隊，以第6軍分區機關組成指揮部，由程子華率領開赴冀南參加討伐國民黨頑軍石友三部的作戰；呂正操率警備旅參加晉察冀軍區組編的南下支隊，挺進晉東南，進行反擊國民黨頑軍朱懷冰、龐炳勛部的作戰；留在根據地的部隊進行了春季反“掃蕩”作戰。7月，組建抗日軍政大學第2分校第3團。8～12月，第3縱隊參加了百團大戰。1940年11月～1941年9月，第3縱隊分3批進行政治整軍，加強黨的領導，純潔組織，克服軍閥殘餘和游擊習氣等不良作風。
後期發展
1942年春，第3縱隊實行精兵簡政，部隊縮編為12個主力團、13個地區隊及回民支隊；南進支隊指揮部和2個團轉隸於八路軍第2縱隊。此後，進行了“五一”反“掃蕩”作戰，在極端艱苦的條件下，與廣大人民民眾一起，運用地道戰、地雷戰、村落防禦戰、麻雀戰、交通戰等靈活多樣的游擊戰術，給日偽軍以沉重打擊。同時，第3縱隊也遭受嚴重損失，主力大部轉移到北嶽區，回民支隊等部轉移到冀魯豫軍區，並編入其建制。9月以後，留在冀中區的部隊和游擊隊開始進行恢復根據地的作戰。
正操任八路軍第三縱隊司令員1943年2月，第3縱隊再次進行精簡整編，部隊編為6個主力團和11個地區隊（有的仍保留團的番號）。警備旅劃歸八路軍第129師建制，新編的6個主力團，臨時分別編入晉察冀軍區第1、第3、第4、第11軍分區。3月，部分地區隊返回冀中地區，進一步開展恢復根據地的鬥爭。至5月底，恢復和開闢了50多小塊游擊根據地，渡過了最困難的時期。6月以後，發起青紗帳戰役。8～9月，為準備應付國民黨頑固派發動第三次反共高潮，保衛黨中央，呂正操奉命率6個團赴晉西北地區，後編入晉綏軍區建制。8月24日，中共晉察冀分局與晉察冀軍區根據中共中央的決定，撤銷第3縱隊暨冀中軍區番號，其機關併入晉察冀軍區機關，軍分區由晉察冀軍區直接指揮，繼續堅持冀中平原的抗日游擊戰爭。
