1937年7月15日，中共中央向國民黨中央提交的《中國共產黨為公布國共合作宣言》中提出「取消現在的蘇維埃政權，實行民權政治，以期全國政僅之統一。」隨後，在國共兩黨代表談判中達成協議，陝甘寧特區改為陝甘寧邊區，作為國民政府行政院的一個直轄行政區域。
9月6日，中國共產黨將中華蘇維埃共和國中央政府西北辦事處正式改名為陝甘寧邊區政府。10月12日，國民政府行政院第333次會議，指定劃以陝西之延安（膚施）、安塞、保安（志丹）、安定（子長）、延長、延川、栒邑（旬邑）、淳化、定邊、靖邊、甘泉、鄜縣（富縣）、米脂、綏德、葭縣（佳縣）、清澗、吳堡，甘肅之慶陽、合水、環縣、鎮原、寧縣、正寧等23縣，並以寧夏之花馬池（鹽池）及神（木）府（谷）區、關中區部分地區，歸陝甘寧邊區政府直接管轄，並為八路軍之募補區。邊區東靠黃河，北起長城，西接六盤山脈，南臨涇水，南北長近500公里，東西寬約400公里，面積約13萬平方公里。陝甘寧邊區是中共中央和中央軍委所在地，中國人民抗日戰爭的指導中心，是八路軍、新四軍的總後方。
1937年8月，中國工農紅軍主力改編為國民革命軍第八路軍挺進華北抗日前線時，中共中央軍委決定將八路軍第115師炮兵營、輜重營，第120師特務營、工兵營、炮兵營、輜重營及第359旅第718團，第129師特務營、工兵營、炮兵營、輜重營及第385旅（欠第769團），共9000餘人，留守陝甘寧邊區，與陝甘寧邊區地方武裝保安隊和自衛軍，擔負保衛邊區的任務。8月25日，中共中央軍委決定在延安成立八路軍後方總留守處，以蕭勁光為主任，統一領尋和指揮各留守部隊。
1937年10月2日，八路軍各留守部隊除第770團番號不變外，統一改編為警備第1至第8團。另有騎兵營和鄜甘獨立營。12月，中央軍委決定八路軍後方總留守處改稱為八路軍留守兵團，蕭勁光任司令員。留守兵團由中央軍委直接領導。1938年3月，日軍對邊區河防開始發動進攻。為統一邊區武裝部隊的指揮，增強河防保衛力量，4月，中央軍委決定將陝甘寧邊區保安司令部及所轄地方部隊，統歸留守兵團指揮。此時，邊區部隊計有1個旅、10個團、10個保安隊、1個獨立營，總兵力為1.5萬餘人。
太原失守後，日軍逼近黃河，威脅邊區安全，陝甘寧邊區八路軍擔負著正面阻止日軍渡河西進，保衛西北北大門的艱巨任務。
陝甘寧邊區的東面是黃河天塹。邊區河防線北起府谷，南至宜川，蜿蜒1000餘公里，是陝甘寧邊區的重要屏障，也是中共中央、中央軍委與敵後各抗日根據地聯繫的唯一通道。從1938年2月起，日軍向邊區河防不斷發動進攻，企圖強渡黃河，突破西北重要門戶，切斷陝甘寧邊區與各抗日根據地的聯繫，威脅中共中央、中央軍委指揮中樞的安全。為加強河防守備，八路軍留守兵團以警備第6團駐防神府地區，守備霞縣北、萬戶峪、沙峁、磐塘、馬鎮、賀家堡等沿河各渡口，以警備第8團駐防米脂，守備大會坪，媳蜊峪、宋家川、李家溝、丁家畔、康家塔、棗林坪等渡口；以警備第3團駐防清澗，守備河口、界首、棗林坪（不含）等渡口；以警備第4團駐防永平地區，派出1個營守備延水關、高家畔渡口；以警備第5團駐防延長，守備涼水岩、馬頭關、清水關等渡口。為了便於指揮，還成立了兩延、神府、五縣（綏、米、葭、吳、清）河防司令部，作為留守兵團派駐當地的代理指揮機構，以蕭勁光兼任河防總指揮。在河防戰鬥中，各部隊根據毛澤東的戰略思想，採取積極防禦的方針，以主動、靈活、積極、堅決、突然的戰術動作，粉碎了日軍對河防的多次進攻。
神府河防戰鬥。1938年2月，侵入山西的日軍以第109師團沿汾（陽）離（石）公路西犯，侵佔中陽、離石，27日，進佔黃河東岸要口軍渡、磧口，直迫河防，並猛烈炮擊西岸吳堡、宋家川河防陣地。留守兵團警備第8團扼守宋家川一帶渡口，警備第3團以一部兵力渡河，向柳林敵後襲擊。3月3日，軍渡、柳林之敵均向離石撤退。在此期間，駐大同日軍第26師團亦向晉西北進攻，連陷寧武、神池、五寨、岢嵐、保德、河曲、偏關等7座縣城，直逼神府河防。3月12日，進佔保德的日軍第26師團一部2000餘人，附炮20餘門，攜帶渡河器材，13日進抵神府磐塘渡口對岸，首先炮擊河防陣地，爾後在10餘架飛機的掩護下，開始強渡黃河。八路軍留守兵團河防守備部隊及神府武裝沉著應戰，在日軍密集渡河時，以突然猛烈火力，擊敵於半渡之中；並以機動兵力一部，乘日軍渡河混亂之際，迂迴渡過黃河，襲擊日軍側背，在八路軍第120師積極配合下，迫使進犯河防的日軍撤退。此次戰鬥，共計斃傷敵140親人，警備第6團僅傷亡6人。
第一次宋家川戰鬥。1938年4月，沿汾（陽）離（石）公路西犯的日軍第109師團在離石一帶集結約1個旅的兵力，附火炮30餘門，於5月再次向黃河東岸軍渡渡口進犯，企圖突破留守兵團黃河西岸陣地，佔領陝西省宋家川（今吳堡城）渡口，為打破日軍企圖，留守兵團未等敵到達河岸，即令警備第8團主力東渡黃河，進至汾離公路翼側，以伏擊、襲擊等手段，尋機打擊日軍。5月10日夜，該團在離石城西北王老婆山地區襲擊西進日軍，擊潰日軍1個大隊，殲滅日軍200餘人，警備第8團傷亡80餘人。日軍渡河企圖再次遭到挫敗，隨即撤退。
涼水岩、馬頭關河防戰鬥。1938年12月下旬，山西日軍在佔領大寧吉縣、永和後，即準備大批渡河器材，伺機向黃河東岸逼進。1939年1月1日，日軍分3路，每路1000餘人，附炮10餘門，向黃河沿岸的馬頭關、涼水岩、泥金灘挺進，先後佔領上述三據點河東陣地，當即以猛烈炮火轟擊河西八路軍留守兵團河防陣地，並以飛機10餘架投擲毒劑彈，在破壞數段河防陣地後，即在火力掩護下進行強渡。八路軍留守兵團警備第5團乘日軍運動集結時，進行猛烈火力還擊，擊毀其部分船隻，殲敵一部，日軍被迫撤回黃河東岸。與此同時，八路軍河東部隊積極開展游擊戰爭，襲擊日軍運輸隊。日軍在攻擊受挫，後方交通又受到威脅的情況下，於1月4日開始撤退，警備第5團以一部兵力東渡黃河，向日軍發起追擊，在大寧城西的曲峨鎮給日軍以打擊後，安全撤回河西，此役共殲滅日軍80餘人，警備第5團傷亡8人，中毒10餘人。
第二次宋家川河防戰鬥。日軍對邊區河防的三次進攻均遭失敗，於是調集重兵，向宋家川與馬頭關、涼水岩等處，同時發起進攻，企圖鉗制河防部隊兵力，乘虛實施重點突破。1939年5月，日軍由太原增調2個師團至汾陽、離石，並攜帶大批渡河器材，於6月4、5日，日軍一路1萬餘人進佔軍渡，在黃河東岸構築工事，並以炮火轟擊河西宋家川、棗林坪一線八路軍留守兵團警備第8團河防陣地。6月6日，日軍又以1.5萬餘人進佔孟門、磧口兩鎮，井以飛機竟日向河西河防陣地及陝甘寧邊區內地城市進行猛烈轟炸。同日，日軍1個聯隊共2000餘人，由隰縣、大寧出動，附炮20門，於6日晚分別佔領馬頭關及泥金灘河東陣地，並向西岸八路軍留守兵團警備第5團陣地轟擊。面對日軍重兵壓境，邊區政府與軍民全力支援河防部隊。八路軍留守兵團河防部隊堅守陣地，在宋家川方向經3晝夜激烈戰鬥，使日軍始終未能接近河岸，渡河未成。在馬頭關、泥金灘方向，八路軍河防部隊在日軍飛機轟炸和毒劑攻擊下，沉著應戰，也粉碎了敵人渡河企圖。在此期間，黃河以東八路軍部隊於敵後積極活動，破襲日軍交通線阻敵運輸，積極配合作戰。日軍腹背受敵，被迫全線撤退。此時，八路軍留守兵團警備第8團分兵一部渡河東進，收復李家垣（軍渡以東）、柳林、擊斃日軍50餘人。八路軍留守乓團警備第5團乘日軍撤退至河灘集結時，進行突然火力襲擊，斃傷日軍30餘人，至此，日軍對邊區河防最大的一次進攻又告失敗。
第三次宋家川河防戰鬥。1939年9月4日，駐汾陽、離石日軍約三四千人，附炮30門，迸占軍渡，構築工事，修築軍（渡）離（石）公路，企圖鞏固河東陣地長期據守，待機進攻。為粉碎日軍在黃河東岸立足的企圖，留守兵團河東偵察部隊乘日軍立足未穩，猛襲軍渡以東之穆村、薛村，並破壞了軍渡和薛村的公路。9月6日，日軍向磧口進犯，留守兵團河防部隊即於河東孟門等地抗擊消耗日軍。同時，留守兵團河西部隊又以一部兵力渡過黃河，迂迴至日軍後方，活動於柳林、穆村、軍渡間。在八路軍留守兵團河東部隊襲擾下，日軍遂於12日龜縮至柳林、穆村地區。
磧口河防戰鬥。1939年11月初，日軍調集1萬餘人，準備大批渡河器材，於20日分4路由晉西大武、離石、柳林、穆村等地，向磧口合圍。同時以一路奔襲葭縣渡口。23日，