1937年8月，為抵抗日本侵略軍，中國工農紅軍改編為國民革命軍第八路軍和新編第四軍，奔赴抗戰前線。
1937年7月7日盧溝橋事變爆發后，全民族抗戰開始，國共合作的抗日民族統一戰線逐步形成。7月15日，中國共產黨發表宣言，決定“取消紅軍的名義及番號，改編為國民革命軍”。8月25日，中共中央革命軍事委員會發布命令，將駐陜甘寧邊區的中國工農紅軍三大主力改編為“國民革命軍第八路軍”，簡稱八路軍。紅軍前敵總指揮部改稱第八路軍總指揮部，轄一一五師、一二〇師、一二九師。9月11日，第八路軍又按戰斗序列改稱“國民革命軍第十八集團軍”，但習慣仍稱八路軍。同年10月12日，根據國共雙方多次談判達成的協議，南方八省紅軍游擊隊改編為“國民革命軍陸軍新編第四軍”，簡稱新四軍。此后，八路軍和新四軍經常并稱，成為中共領導下的兩支抗日武裝。
從編制級別上看，按國民革命軍的編制，“路軍”和“集團軍”是比軍高一級的編制單位，編制均不固定，一般少則轄兩個軍，多則轄三四個軍。如楊虎城的第十七路軍轄兩個軍和四個獨立旅，衛立煌的第十四集團軍轄四個軍，傅作義的第七集團軍轄四個軍等等。由于國民黨政府對中共領導的軍隊的限制，八路軍改編時只給了三個師的番號，即第一一五師、第一二〇師、第一二九師。這三個師原為東北軍的番號，在抗戰前夕整編時被蔣介石借故撤銷，這是蔣介石削弱、排擠雜牌部隊的一貫伎倆。八路軍和新四軍改編后，八路軍的一個師下轄兩旅，旅轄團；而新四軍下轄四個支隊，支隊轄團，新四軍的支隊等于旅。
從兵力上看，八路軍成立時共45000余人（上報的編制數），其中一一五師15500人，一二〇師14000余人，一二九師13000余人，八路軍總部直屬3000人；新四軍成立時為10300人，比八路軍的師還少幾千人。抗戰勝利時，新四軍發展到31萬人，這其中還包括從八路軍編入新四軍的部隊，如八路軍第四縱隊、八路軍第五縱隊、八路軍一一五師教導第一旅和教導第五旅等部；八路軍則發展到90余萬人，仍3倍于新四軍。而且，從部隊的發展來看，解放戰爭時期新四軍發展為華東野戰軍，而八路軍則發展為西北、中原、華北、東北四大野戰軍。
另外，八路軍、新四軍改編初期，由于軍事交往的需要，我軍部分中高級指揮員定有與國民革命軍相當的軍銜等級，如八路軍一二〇師師長賀龍、副師長肖克是中將，一二〇師三五九旅旅長陳伯鈞、副旅長王震是少將，新四軍軍長葉挺是中將等等。這也從一個側面看出，八路軍的師和新四軍在一個層面上。
其實，關于新四軍的編制和隸屬，中共中央一開始就擬將新四軍編為八路軍的下屬單位。1937年10月8日，秦邦憲、葉劍英、董必武《對南方游擊隊集中改編的建議》中提到：“我們以為，南方各游擊隊擬以集合成一個軍，歸八路軍指揮為好”。10月18日，毛澤東關于同意南方游擊隊集中改編致秦邦憲、葉劍英等電，也提出“南方游擊區由八路軍節制”。10月19日，張聞天、毛澤東詢問新四軍隸屬關系致秦邦憲、葉劍英電，“要求何應欽將葉挺之新四軍隸入八路軍建制”。11月6日，毛澤東關于新四軍編制與領導干部配備問題致秦邦憲電：“決定新四軍隸屬八路軍，編兩師四旅八團。”
但是，蔣介石千方百計限制中共武裝力量，一方面盡力壓低新四軍編制，規定新四軍下面不設師、旅和縱隊，直轄4個支隊；一方面堅決不同意新四軍隸屬八路軍，意欲將新四軍控制在自己手中。何應欽在核定新四軍編制時明確“該軍歸陳總司令誠指揮”，“陳總司令誠”即第三戰區第十五集團軍總司令陳誠，而不是歸第二戰區第十八集團軍總司令朱德指揮。這樣，八路軍和新四軍表面上就成為兩支互相獨立的部隊。當然，這只是蔣介石的一廂情愿，新四軍始終是在中共領導下的人民武裝。
八路軍挺進華北后，部隊有較大的發展。1938年10月23日，朱德就八路軍編制、經費等問題致電蔣介石，提出：“八路軍現有正規部隊，除原有之三個師外，并組成有十一個支隊，每支隊轄三個團，計全體人數已達十二萬。前曾蒙軍政部核定，許已〔以〕改師為軍，請準以每軍三個師。”朱德總指揮的意見是，八路軍原有的3個師升格為軍，每軍3個師，八路軍共轄3個軍9個師，這樣就成為一個名副其實的路軍或集團軍了。
抗戰中期，國民黨當局企圖將新四軍調離華中，擬同意新四軍編入八路軍。1940年7月16日，國民黨中央《關于陜甘寧邊區及各抗日武裝的提示案》：
“十八集團軍全部及新四軍全部應掃數調赴朱副長官所負責之區域內（即冀察兩省及魯北、晉北），并將新四軍加入第十八集團軍戰斗序列，歸朱副長官指揮。
關于十八集團軍及新四軍編制問題：
（一）十八集團軍除編為三軍六個師三個補充團外，再加兩個補充團，不準有支隊（師之編制為整理師，兩旅四團制）。
（二）新四軍編為兩個師（師之編制為整理師兩旅四團制）。”
朱副長官即朱德，時任第二戰區副司令長官。按照這一方案，新四軍是十八集團軍（八路軍）下屬的一個軍。但是中共堅決不同意將新四軍調離華中，因此這一方案沒有實行。
即便是到了抗戰后期，中共中央仍未放棄將新四軍編入八路軍的想法。1943年1月5日，毛澤東關于新四軍的行動總方針致新四軍代軍長陳毅、政委饒漱石電稱：“我們正與國民黨談判，將新四軍編為八路一個軍，取得合法地位”。當然，蔣介石是絕不會答應的。
因此，不論是按國民革命軍的編制還是從我軍的實際看，八路軍和新四軍都不是平級的，八路軍比新四軍高一級。但不管是哪一級別，八路軍和新四軍在抗日戰爭中的重要地位和作用是不容置疑的。