抗日战争爆发后，左权历任八路军副总参谋长，协助指挥八路军。1940年8月20日至12月5日，八路军发动了著名的百团大战。左权不仅谋划整个战役的组织、参谋工作，而且还亲临第一线指挥作战。在百团大战的第三阶段，他协助彭德怀出色地指挥了关家垴战役。