为了联合国民党共同抗日，红军作出了两大让步，一是将名字由红军改为国民革命第八路军、新四军，服从国民党中央军事委员会和蒋委员长统一指挥，二是缩编减员，即将原来的方面军改缩为师，原来的军改为团，人员保留数量经过数次谈判，蒋介石最终才同意保留4.5 万人。其详情是：
1937 年初，国共两党准备进行两军合作谈判。根据毛泽东的指示，周恩来经过与对方协商，决定在西安进行第一轮谈判。蒋介石委任西安行营主任兼第1 集团军总司令顾祝同为谈判代表，后来又增加了张冲、贺衷寒；中共方面，以周恩来、博古、叶剑英为谈判代表。
2 月9 日，顾祝同带着随从人员抵达西安就任，双方随即展开谈判。
起初，谈判进行的非常顺利。12 日，双方就共产党在适当时候公开、苏区政府改为中华民国特区政府、红军改编为国民革命军、释放在押的共产党员等问题，达成了初步协议。然而，在红军改编问题上，忽明忽暗，一波三折。
当顾祝同将协议草案的内容电告蒋介石后，16 日，蒋介石回电指示顾祝同：不要谈对共产党军队接济饷款的数额，只和他们谈准许留编的数量。他定下的标准是：2 个师8 个团， 共1.5 万人，其余的人由国民党中央收编和安置。
这当然是共产党方面所不能答应的。中共方面最初曾拟提出编4 个军、12 个师，每师5 个团，组成一路军，后考虑到所提编制太大，对谈判不利，于是降低了要求。24 日，周恩来在给张闻天、毛泽东的电报中，提出了自己的打算：“红军改编后，人数可让步为六七万，编制可改4 个师，每师3 个旅6 个团，约1.5 万人”。中央经过商议，决定改编4 个师16 个团，另编2 个工兵师，总人数6 万。
2 月26 日，张冲参加国民党五届三中全会后回到西安，出面与周恩来再次谈判。
他按照临行前蒋介石的交待，表示允许红军编为3 个师9 个团，不可再加。周恩来不答应，提出增加一倍，编6 个师18 个团，人数至少六七万。张冲就地还价，说最多只能编4 个师、4 万人。双方在这个问题上争执不下，谈判一时卡了壳。
在谈判陷入僵持状态的时候，张冲突破蒋介石定的标准，提出了一个折中方案：
按国防师建制，编3 个师6 个旅12 个团，设一个总指挥部。周恩来一算，一个国防师可达1.2 万人，加上总指挥部总数达到4 万人，决定同意这个方案。3 月8 日，周恩来、叶剑英与顾祝同、张冲、贺衷寒基本达成一致意见，决定由周恩来起草一个条文，让蒋介石定夺。
不料，当周恩来起草好文件后，顾祝同、贺衷寒又反悔了，扣下文件不发，并大加修改，如提出红军编为3 个师后，每师只能编1 万人；取消红军政治工作人员，政训人员和各级副职要由南京派人充任；将红军改编后干部“由自己推选，国民党军委会1937 年8 月9 日，中国共产党代表团周恩来（后排左一）、朱德（右一）、叶剑英（前排左一）在南京出席国民党召开的国防会议，其间，继续与蒋介石会谈发表国共合作宣言和红军改编中的问题。这是当时在南京的留影。任命”改为“待由中央派遣”等，不一而足。
对此，连张冲也看不过眼，私下对周恩来讲：他们如此反复，太不够格；但实权不在我手，无能为力。他还向周恩来透露：“顾祝同规定你们一个师为1 万人，其底牌实为1.2 万人，你们还可力争超过此数。”张冲多年与中共打交道，同中共关系较为友好，蒋介石也常把最困难复杂的谈判任务交给他。1941 年冬，张冲在重庆病逝，周恩来曾著文悼念，称：“每念公谊，总难忘怀。”
3 月12 日，中共中央得到报告后，指示周恩来：“贺、顾所改各点，太不成话，其企图在欲使我党放弃独立性，而变成资产阶级政党之附属品。关于此点，我们必须坚持自己的立场，绝对不能迁就”。
周恩来立即将中央来电电文抄送顾祝同、张冲，并声明自己将立即返回延安，中止谈判。顾、张感到，如果谈了1 个多月不了了之，对蒋无法交代。情急之下，两人就把责任都推到贺衷寒身上，说“此事实为贺所弄坏”，表示愿意根据8 日的原方案再谈。
当周恩来将这一情况报告中央时，中共中央认为，这些问题不是顾、张、贺所能解决的，需要同蒋介石直接谈判。于是当天再次指示周恩来两周内返回延安，明确告诉对方：“西安无可再谈，要求见蒋解决。”
蒋介石得到报告，很快复电西安方面，约周恩来22 日至25 日到上海见面，届时再定地方谈判。
5 月下旬，周恩来飞抵上海，停留几天后转赴庐山。6 月8 日至15 日，周恩来与蒋介石及宋子文、宋美龄、张冲进行了多次会谈。
蒋介石本来让中共先拿一个合作的纲领来，而现在好像忘记了这回事，撇开周恩来提交的《民族统一纲领（草案）》，另行提出建立“国民革命同盟会”的主张。具体办法是：由国共两党各出若干人组成，蒋任主席，有最后决定权；两党一切对外行动和宣传，统由同盟会讨论决定，纲领问题也由同盟会来讨论；同盟会在进行顺利后，视情况扩大为两党分子合组之党，代替共产党与共产国际发生关系等。
很明显，按照这个办法，共产党则没有任何独立性可言，蒋介石在骨子里还是想要吃掉共产党。
更令人吃惊的是，对杭州谈判爽快答应的事，蒋介石不是擅自改变，就是另设障碍。他曾答应红军改编为3 个师6 个旅12 个团共4.5 万人，并在3 个师之上设总指挥部，这时又出尔反尔，提出3 个师之上只能设政治训练处。
周恩来质问：“委员长，政训处何能指挥部队？”
蒋介石武断地回答：“我是革命领袖，我要你们指挥，你们就能指挥。”并公然提出：“ 请毛先生、朱先生出洋，
其他问题都好谈判解决。”
毛、朱出洋，将使共产党群龙无首，因此周恩来断然拒绝。他对蒋介石说：“提出这样的条件，只能说明国民党没有诚意，如果共产党提出要你出洋这样的条件，国民党能接受吗？你能接受吗？”说得蒋介石一时语塞，脸上青一阵红一阵，语无伦次：“这个，这个，再说，再说。”周恩来当时表示：建立同盟会问题事关重大，须请示中共中央定夺；关于红军指挥机关等问题，不能同意。两人争执很久，没有结果。后来，周恩来又与宋子文、宋美龄、张冲多次交谈，希望能有挽回的可能。但是，蒋介石抱定主意不回头，并通过宋子文劝周恩来：“共产党为了将来的发展，当前首先是取得全国的信用，目前不要搞得太大，否则容易引起外方恐惧，也使他难于工作。”
周恩来眼见再谈下去不会有什么结果，便怀着遗憾的心情返回延安，结束了这次没有结果的谈判。
中共中央在听取了周恩来的汇报后，为了顾全大局，决定再作出一些让步，提出一个新的方案。这个新方案的内容主要包括：在先确定共同纲领的基础上，同意成立国民革命同盟会，以蒋为主席，有最后决定权，但同盟会不得干涉两党内部事务；由周恩来起草《中共中央为公布国共合作宣言》；在红军改编问题上，必须设立以朱德为首的总指挥部，否则将于8 月1 日宣布自行改编，以国民革命军暂编军、师名义编3 个正规师；同意在宋子文、张继、于右任3 位国民党人士中选一人到边区政府任正职，林伯渠任副职，如久拖不决，中共将在7 月进行民主选举产生。
这个方案尽可能照顾了蒋介石的要求，甚至后来进一步提出同意以政治机关名义指挥部队，力争以朱德为政治主任。
中共中央军委副主席周恩来
7 月初，周恩来带着这个新方案偕同博古、林伯渠再次南下，准备继续谈判。
正在这时，日本的全面侵华战争开始了！
1937 年7 月7 日深夜，在北平的南大门卢沟桥，一阵激烈的枪炮声划破了夏日的夜空——日军以丢失一名士兵为借口，突然向驻守宛平城的中国军队发动进攻，悍然挑起了全面侵华战争。
面对空前严重的民族危机和自身统治的生死存亡，蒋介石虽然也在进行抵抗侵略的准备，但另一方面仍没有完全放弃对日媾和的幻想，还想大事化小、小事化了。他指示29 军军长宋哲元与日军谈判，争取“和平根本绝望前的一秒钟”。正是由于蒋介石和国民党仍然对日本抱有幻想，还没有下定抗战的决心，因此在国共合作的谈判中不断横生枝节，迟迟不能取得突破性进展。时任军委参谋长的肖劲光回忆说：“国家的危亡迫在眉睫，而我党与国民党关于建立统一战线，红军改编为国民革命军的具体问题的谈判却迟迟没有结果。我们在延安的同志都如坐针毡，焦虑万分。”
面对急迫而复杂的局势，毛泽东沉着冷静，从抗日全局的高度考虑问题、部署工作。7 月14 日，他向党内发出指示，提出当前工作的总方针：“一面促成蒋氏建立全国抗战之最后决心（此点恐尚有问题）；一面自己真正地准备一切抗日救亡步骤；并同南京一道去做。”
为了促蒋抗日，同一天，中共中央再次致电南京政府表示：“愿在蒋指挥下努力抗战，红军主力准备随时出动抗日，已令各军10 天内准备完毕，待令出动，同意担任平绥线国防。”
毛泽东深知，要促蒋下定抗战的最后决心，共产党必须和社会各界共同努力，在全国造成一种声势。18 日，延安各界召开市民大会，毛泽东在会上发表了激动人心的讲演。第二天的《新中华报》报道：“演词激昂，听众均磨拳擦掌，热血沸腾，愿赴抗日战场，与日寇决一死战。”
空前的民族危机和共产党的积极主张，一扫国内沉闷的政治气氛，抗日热情空前高涨。全国各党各派各界各军纷纷建立抗日救亡组织，国民党各地党部、军政长官也纷纷提出了抗战要求。在这种形势下，7 月17 日，蒋介石在庐山发表谈话，宣布：“如果战端一开，那就地无分南北，年无分老幼，无论何人，皆有守土抗战之责任，皆应抱定牺牲一切之决心。”
这篇谈话，以《最后关头》为题，两天后在报纸上公开发表，立即赢得国人一片赞扬。毛泽东也马上表示欢迎，他评价说：“这个谈话，确定了准备抗战的方针，为国民党多年以来在对外问题上的第一次正确的宣言，因此，受到了我们和全国同胞的欢迎。”
同时，毛泽东也清醒地看到，蒋氏的谈话在对内政策方面没有提出任何改进措施，没有宣布全国总动员，没有宣布共产党合法，没有提出改革旧的政治机构，没有提出改良人民的生活。这对全国抗战来说，是一个很大的矛盾。为此，在蒋介石谈话后不到一个星期，7 月23 日，毛泽东又发表了《反对日本进攻的方针、办法和前途》一文，旗帜鲜明地指出抗日战争存在着两种不同的方针、两套不同的办法和两个不同的前途。
实行坚决抗战的方针，必须要有一整套的办法，才能达到驱逐日本帝国主义、实现中国自由解放的前途。这些办法主要是：
（一）全国军队的总动员；
（二）全国人民的总动员；
（三）改革政治机构；
（四）抗日的外交；
（五）宣布改良人民生活的纲领，并立即开始实行；（六）国防教育；
（七）抗日的财政经济政策；
（八）全中国人民、政府和军队团结起来，筑成民族统一战线的坚固长城。
针对蒋介石在国共合作问题上的迟疑不决、出尔反尔，毛泽东在文章中特别指出：“事情有大道理，有小道理，一切小道理都归大道理管着。国人应从大道理上好生想一想，才好把自己的想法和做法安顿在恰当的位置。在今天，谁要是在‘团结’两个字上不生长些诚意，他即使不被人唾骂，也当清夜扪心，有点儿羞愧。”
在推动国民党蒋介石起来抗战的同时，红军也开始加紧进行参战的准备工作。早在7 月14 日，毛泽东、朱德即向彭德怀等红军将领下达命令：10 天准备完毕，待命抗日。各路红军将领立即汇集三原县云阳镇，讨论红军改编问题，着手进行开赴前线的准备。
国难当头，蒋介石7 月中旬在庐山召开各派人士参加的暑期谈话会，共商救国大计。但是，谈话会并没有共产党参加，周恩来、博古、林伯渠虽应邀上了庐山，却不让露面，只能秘密进行谈判。
在这次会谈中，蒋介石的态度又出现了倒退。7 月15 日，周恩来将起草好的《中共中央为公布国共合作宣言》递交给蒋介石，蒋看了看，说要动手改两句，周恩来表示同意，但蒋改了后又压着不发，总想把共产党合法这一点抹杀掉。
接着，双方又在红军改编后的指挥和人事安排上发生了激烈争执。本来上次谈判时，蒋介石自己提出3 个师以上设政治机关代行指挥权，中共中央、中央军委研究后已经准备接受，这次蒋介石又变卦了。他通过张冲告诉周恩来：红军改编后，各师直属行营，政治机关只管联络，无权指挥。
周恩来一面向蒋介石力争，一面向党中央作了报告。17 日，张闻天、毛泽东发来电报，指示：“为大局计，可承认平时指挥人事等之政治处制度，请要求设正副主任，朱正彭副。但战时不能不设指挥部，以资统率。”按照这一指示，第二天周恩来即把急需解决的具体问题写成12 条意见，通过宋美龄递交蒋介石。但是，蒋介石仍固执己见，并提出3 个师的参谋长由南京派遣，政治主任只能转达人事、指挥，可以周恩来为正、毛泽东为副。周恩来断然拒绝，表示我党决不能接受，谈判陷入僵局。
在这种情况下，张闻天、毛泽东于20 日致电周恩来等人：“我们决定采取蒋不让步、不再与谈之方针。”周恩来当即离开庐山，飞往上海。这一招果然奏效，蒋介石见共产党态度强硬，只好让蒋鼎文转告周恩来：红军迅速改编，出兵抗日。周恩来马上返回延安，与中央书记处商议改编事宜。
不久，张冲又发来电报，称蒋介石密邀毛泽东、朱德、周恩来飞南京共商国防大计。中共中央认为，毛泽东赴南京不合适，要周恩来与之协商再定人选。8 月2 日，周恩来电告张冲：如召开国防会议，则同朱德、叶剑英去；如是谈话，则同博古、林伯渠、叶剑英去。4 日，张冲复电说是开国防会议。于是，周恩来、朱德携带红军改编方案即赴西安，偕同在西安的叶剑英，于10 日飞抵南京。
1937 年7 月15 日，中国共产党将《中国共产党为公布国共合作宣言》送交国民党政府。这个宣言以团结抗日、实行民主为主旨，提出国共合作的具体建议。直到9 月22 日，国民党才被迫发表了这个宣言。9 月23 日，蒋介石发表了承认中国共产党的合法地位和两党合作的谈话。国共两党抗日民主统一战线正式建立。这是中国共产党抗战宣言的文告。
这次谈判一开始仍不顺利。12 日，蒋介石派康泽去见周恩来，对7 月交给他的《中共中央为公布国共合作宣言》又提出了许多无理要求，对红军改编问题继续设置障碍。
然而，第二天，8 月13 日，中日战局风云突变，日军大举进攻上海，战火燃烧到国民党统治的心脏地带。蒋介石这下着了急，他需要红军出兵山西前线牵制敌人，同时也看到如不答应中共的条件，红军自行改编，自己将会在政治上陷入被动，于是不得不作出让步。19 日，双方就红军改编达成协议：
“红军改编为第八路军，设立总指挥部，下辖3 个师。任命朱德、彭德怀为正副总指挥。国民党不派参谋长、政治部主任，军队中的副职从副师长到副排长，都由中共自行选派，南京政府只向八路军总部及3 个师各派一名联络参谋。”
周恩来后来回忆：“我同叶剑英参谋长到南京，开始蒋介石还没有决定给八路军以名义，但是到上海打响了，他从庐山跑回来，觉得这是全面战争了，才发表了八路军的番号，紧跟着又发表了十八集团军的番号，要我们的军队去打仗。”
关于陕甘宁边区政府主席一职，中共中央原提出在宋子文、张继、于右任3 人中选一人。但康泽私下向蒋介石“进言”说：“张继先生对党虽然很忠诚，但很感情用事；中共中央革命军事委员会发布的红军改编为八路军的命令。朱德任总指挥，彭德怀任副总指挥，叶剑英任参谋长，任弼时任政治部主任。
于右任先生也是一样，都经不起一拍，共产党对他们好了，他们就会跟着共产党走的。
宋子文先生我对他不很了解，我看好像更感情用事。”蒋介石听了，觉得有理，就问谁最适宜。康泽推荐了丁惟汾，说“党的老先生中，丁先生很坚定，平时处人也很好”。
蒋介石立即表示同意，但共产党方面却拒绝了丁惟汾，提议林伯渠任主席，国民党方面最终默认了这一结果。
接着，博古受中共中央委派抵达南京，与康泽商议《中共中央为公布国共合作宣言》的修改问题，博古和康泽分别代表共产党和国民党在《宣言》上签字。9 月21 日，在孔祥熙寓所，蒋介石由康泽、张冲陪同，与博古、叶剑英进行了会谈，终于同意发表《宣言》。
9 月22 日，国民党中央通讯社全文发表《中共中央为公布国共合作宣言》。第二天，蒋介石就《宣言》发表谈话，承认了共产党的合法地位。至此，第二次国共合作正式形成，国共两党携手走上抗日战场。
在国共两党就红军改编问题达成协议后，8 月22 日，国民政府军事委员会发布命令，宣布将红军主力改编为国民革命第八路军，任命朱德为总指挥，彭德怀为副总指挥。
总政治部改为第八路军政治部，以任弼时为主任，邓小平为副主任。
第1 军团、15 军团以及74 师合编为陆军第115 师，以林彪为该师师长，聂荣臻为副师长，周昆为参谋长，罗荣桓为该师政训处主任，萧华为副主任。
二方面军27 军、28 军独立第1 师、第2 师及赤水警卫营前总直之一部等部，合编为陆军第120 师，以贺龙为师长，萧克为副师长，周士第为参谋长，关向应为政训处主任，甘泗淇为副主任。
四方面军29 军、30 军、陕甘宁独立第l、2、3、4 团等部，改编为陆军第129 师，以刘伯承为师长，徐向前为副师长，倪志亮为参谋长，张浩为政训处主任，宋任穷为副主任。
其序列表是：
第八路军总指挥部
总指挥 朱德 副总指挥 彭德怀
参谋长 叶剑英 副参谋长 左权
政治部主任 任弼时 副主任 邓小平
第115 师师长 林彪 副师长 聂荣臻
参谋长 周昆 政治部主任 罗荣桓
第343 旅旅长 陈光（辖第685、第686 团）
第344 旅旅长 徐海东（辖第687、第688 团）
第120 师师长 贺龙 副师长 萧克
参谋长 周士第 政治部主任 关向应
第358 旅旅长 张宗逊（辖第715、第716 团）
第359 旅旅长 陈伯钧（辖第717、第718 团）
第129 师师长 刘伯承 副师长 徐向前
参谋长 倪志亮 政治部主任 张浩
第385 旅旅长 王宏坤（辖第769、第770 团）
第386 旅旅长 陈赓（辖第77l、第772 团）
第八路军后方总留守处主任 萧劲光
同日，中共中央军委还发表原陕北红军改编命令：原陕北红军分别编入八路军的3个正规师，另从红一、二、四方面军中抽出部分兵力，组成八路军后方总留守处，由萧劲光任主任，下辖8 个警备团及385 旅旅部和770 团团部，负责陕甘宁边区的保卫。
