苏维埃共和国中央候补执行委员，获红星奖章。同年9月任第8军团政治部主任。
长征中8军团撤销，他先后任总政治部巡视员、第1军团政治部副主任。到达陕北后，他参加了东征战役。1936年6月，在中国人民抗日红军大学学习，并兼任培训高级干部的第一科政治委员。1937年1月任军委后方政治部主任，7月任第1军团政治部主任。
抗战初期，罗荣桓担任八路军第115师政治部主任。1937年9月，率师政治部和少数部队，在晋冀边界的阜平、曲阳、灵寿一带发动群众，组织抗日武装，建立抗日民主政权。1938年到吕梁山地区，与代师长陈光指挥午城、井沟和薛公岭等战斗，保卫了黄河河防。同年秋参加了扩大的中共六届六中全会，随后出任115师政治委员。1939年3月初，罗荣桓与陈光率115师师部和主力一部进入山东，参与指挥樊坝、梁山等战斗，重创了日伪军。他率领的115师部队，与山东人民抗日起义武装组成的八路军山东纵队并肩作战，先后在鲁西、鲁南、冀鲁边、鲁中、滨海地区发动群众，建立抗日民主政权，发展人民武装，巩固和扩大抗日根据地。1941年8月任山东军政委员会书记。
1941年冬天，日伪军5万余人“扫荡”鲁中抗日根据地，中共中央山东分局和115师师部等领导机关被日伪军合围于沂水留田一带。罗荣桓准确地分析敌情，掌握时机，出敌不意地率部向日军占领区临沂方向转移，跳出敌人重围。然后又返回根据地中心地区，领导军民坚持斗争，挫败日军在山东进行的规模最大的一次“扫荡”。1943年3月任山东军区司令员兼政治委员，115师政治委员、代师长，后任中共中央山东分局书记，统一领导山东抗日民主根据地的党政军工作。他重视党的思想建设和组织建设，领导了整风运动。在抗日战争最艰难的岁月，领导山东军民进行精兵简政，实行主力部队地方化，加强连队基层建设，开展分散性、群众性游击战争，针对日军对根据地的“扫荡”和“蚕食”，提出“敌人打过来，我们就打过去”的“翻边战术”，扭转了山东抗日根据地的被动局面。1944年，他组织了一系列战役，实行局部反攻，巩固、发展了山东抗日根据地。1945年，他指挥部队在山东进行大反攻，控制山东境内的津浦、胶济、陇海铁路，收复除济南、青岛少数城市之外的山东大部地区。1945年6月，被选为中共第七届中央委员。
抗日战争胜利后，罗荣桓率山东主力部队6万余人进军东北，任东北民主联军副政治委员、东北军区第一副政治委员、东北野战军政治委员。在此期间，他强调打破和平幻想，准备
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