中国共产党是民族革命战争和抗日民族统一战线的积极倡导者和组织者。为了早日实现国共两党合作抗日，进一步推动全国抗战，１９３７年７月中旬，中共中央派周恩来、秦邦宪、林伯渠再上庐山，同国民党谈判发表国共合作宣言、红军改编、苏区改制等问题，并将《中共中央为公布国共合作宣言》送交蒋介石。宣言提出迅速发动全民族抗战、实行民权政治、改善人民生活等基本主张，希望国民党能予实行。同时，声明中国共产党愿为实现孙中山先生的三民主义而奋斗，停止推翻国民党政权和没收地主阶级土地的政策，取消苏维埃政府，取消红军名义及番号，改编为国民革命军。中共中央希望以宣言作为国共两党合作的政治基础。
国民党虽然表示同意国共合作，但对中共代表在庐山的活动仍加以限制。这时，蒋介石、汪精卫正邀请全国各方人士在庐山举行谈话会，中共代表却被排除在谈话会之外，只能秘密地同蒋介石、邵力子、张冲等谈判国共两党之间悬而未决的问题。蒋介石对共产党提出的宣言态度冷淡，而另外提出一套方案。关于红军改编问题，蒋介石坚持红军改编后不设统一的军事指挥机关，改编后三个师的管理教育直属西安行营；各师的参谋长由南京派遣，“政治训练处”只管联络，无权指挥。蒋介石不愿意承认共产党的平等地位，并企图通过改编红军，逼朱德、毛泽东“出洋”，以便控制和吞并这支革命军队。周恩来表示，中共中央不能接受国民党当局对红军改编后的指挥和人事的意见。第二次庐山谈判未获结果。８月上旬，应国民党的邀请，中共中央派周恩来、朱德、叶剑英赴南京参加国防会议，并同国民党继续谈判。这时，平、津已经沦陷，上海的形势也日趋紧张。由于蒋介石急欲调动红军开赴抗日前线，在红军改编等问题上的态度有所松动。双方达成协议：将红军主力改编为国民革命军第八路军（简称八路军），并设总指挥部；在国民党统治区的若干城市设立八路军办事处；出版《新华日报》。
８月２２日，国民政府军事委员会发布命令，将红军改编为八路军（１９３７年９月１１日，国民政府军事委员会按全国海陆空军战斗序列，将第八路军改称第十八集团军（此后仍沿称八路军，其指挥机关仍简称总部），朱德改任总司令，彭德怀改任副总司令），任命朱德为总指挥、彭德怀为副总指挥。共产党在坚持对红军的领导和实行独立自主的原则下，也作了某些让步，如不设政治委员，将政治部改为政训处等。８月２５日，中共中央军委发布命令：红军改编为八路军，朱德任总指挥，彭德怀任副总指挥，叶剑英任参谋长，左权任副参谋长，任弼时任政治部主任，邓小平任政治部副主任。八路军全军约４．６万人，下辖三个师：第一一五师以原红军第一方面军为主编成，师长林彪，副师长聂荣臻，政训处主任罗荣桓，下辖第三四三旅（旅长陈光）、第三四四旅（旅长徐海东）；第一二○师以原红军第二方面军为主编成，师长贺龙，副师长萧克，政训处主任关向应，下辖第三五八旅（旅长张宗逊）、第三五九旅（旅长陈伯钧）；第一二九师以原红军第四方面军为主编成，师长刘伯承，副师长徐向前，政训处主任张浩，下辖第三八五旅（旅长王宏坤）、第三八六旅（旅长陈赓）。为了保证党对八路军的绝对领导，８月２９日，中共中央书记处决定由朱德、彭德怀、任弼时、张浩、林彪、聂荣臻、贺龙、刘伯承、关向应组成前方军分会（后称华北军分会），朱德为书记，彭德怀为副书记。同时，还决定各师成立军政委员会。１０月，中共中央决定八路军恢复政治委员制度及政治机关，将政训处改为政治部（处）。经中共中央批准，聂荣臻任第一一五师政治委员，关向应任第一二○师政治委员，张浩任第一二九师政治委员（后由邓小平接任），进一步加强了军队政治工作和党对军队的领导。同时，为保卫中共中央和陕甘宁边区，中央军委决定，八路军主力出师抗日后，以第一二九师第三八五旅直属队及第七七○团，第一一五、第一二○师的部分直属队，共９０００余人组成留守部队，在延安设立以萧劲光为主任的八路军后方留守处。陕甘宁边区地方部队分别编为１０个保安大队和各县保安队。
南方红军游击队是中国共产党领导的一支重要的革命武装。中共中央根据全国政局的变化，于１９３７年８月１日指示南方各红军游击队：在保存与巩固革命武装、保障党的绝对领导的原则之下，可以与国民党地方当局进行谈判，“改变番号与编制以取得合法地位”。从８月至１２月，国共双方就南方各省红军游击队改编的建制、编制、干部、装备等具体问题，先后在南京、南昌、武汉进行多次商谈。南方各红军游击队也相继与国民党地方当局达成停战以合作抗日的协议。在协议中，红军游击队坚持了以下原则：第一，保持共产党组织和红军游击队的独立性，保持共产党对改编后的红军游击队的绝对领导，国民党不得派人干涉。第二，双方停战，国民党军队撤出游击区，保持游击区群众在土地革命中取得的利益。第三，红军游击队的集中整训，采取独立自主靠山或近水扎营等办法。９月２８日，蒋介石任命叶挺为国民革命军陆军新编第四军（简称新四军）军长（１９３７年７月，周恩来在参加国共两党第二次庐山谈判之后，在上海会见刚从海外回国的叶挺时表示，希望他能出面集合南方各省的红军游击队进行抗日。叶挺申明完全接受中国共产党的领导）。１０月１２日，国民党江西省主席熊式辉转发蒋介石１０月６日电令：鄂豫皖边、湘鄂赣边、赣粤边、浙闽边和闽西等红军游击队，统交国民革命军新编第四军军长叶挺编遣调用。这是首次公开发布新四军的番号和军长（１９３７年１１月１２日，经中共中央同意，叶挺开始在武汉正式组建新四军军部。１２月２５日，新四军军部在汉口成立。自１９３９年起，新四军军部确定１０月１２日为新四军成立纪念日）。这样，散布于湘、赣、闽、粤、浙、鄂、豫、皖八省的红军游击队（除广东琼崖地区游击队外），随即集中整编为新四军。新四军下辖四个支队，一个特务营，共计１．０３万余人。军长叶挺，副军长项英，参谋长张云逸，副参谋长周子昆，政治部主任袁国平，副主任邓子恢。长江以南各省的红军游击队编为第一、第二、第三支队。第一支队司令员陈毅，副司令员傅秋涛；第二支队司令员张鼎丞，副司令员粟裕；第三支队司令员张云逸（兼），副司令员谭震林。长江以北鄂豫皖地区的红二十八军和豫南、鄂北等地区的红军游击队编为第四支队，高敬亭任司令员。为了加强党对新四军的领导，１２月１４日，中共中央决定，成立中共中央东南分局和中共中央军委新四军分会。东南分局由项英、曾山、陈毅等组成，项英为书记，曾山为副书记。新四军军分会由项英任书记，陈毅任副书记。
在红军改编的同时，中国共产党除将在西安的红军西北办事处改为八路军办事处外，还陆续在南京、上海、太原（后在临汾、秋林）、兰州、迪化（今乌鲁木齐）、武汉、重庆、长沙、衡阳、广州、香港、桂林、洛阳等城市，设立了八路军、新四军的办事处或通讯处。
红军改编为国民革命军，表现了中国共产党实行国共合作、坚决抗日的诚意。八路军、新四军在共产党领导下同国民党军队合作，共同进行抗日战争，这是抗战时期国共两党合作的主要内容。国共两党首先在军事上达成联合行动的协议，有利于促进国共合作的进一步发展和全国抗日战争的开展。
在国共两党关于发表合作宣言的谈判中，国民党代表有意在一些问题上进行刁难。９月初，在部分八路军主力部队开赴抗日前线的情况下，国民党仍坚持宣言的发表要在八路军集中开动之后，并提出陕甘宁边区政府主席以丁惟汾为正，林伯渠为副。周恩来致电国民党方面，要求立即发表国共合作宣言，陕甘宁边区政府主席按共产党方面推荐的人选，以林伯渠为正，张国焘为副。中共谈判代表在坚持宣言所提基本政治主张的同时，也对宣言中某些用词的修改作了让步。９月２２日，国民党中央通讯社发表《中共中央为公布国共合作宣言》；次日，蒋介石发表谈话，指出团结御侮的必要，事实上承认了中国共产党在全国的合法地位。国共合作宣言和蒋介石谈话的发表，标志着国共两党第二次合作的正式形成。
