任中国人民抗日军政大学训练部部长，后教育长。在抗大，许光达努力工作，认真执行中央和毛泽东主席为抗大制订的教育方针，把“坚定正确的政治方向，艰苦朴素的工作作风，灵活机动的战略战术”和“团结、紧张、严肃、活泼”的校风贯彻到学员中去。在抗大期间，许光达与学员们一起挖窑洞，一起上山砍柴，他身体力行的模范行为对大家是极大的鞭策，为党培养了一批批坚强的革命战士。
抗日战争时期历任抗日军政大学训练部部长、教育长、第三分校校长，从事马克思主义军事理论研究，培养抗日军政干部。1941年01月，任中共中央革命军事委员会参谋部部长，兼延安交通司令、防空司令、卫戍司令。
1942年，抗日战争进入最艰难的岁月。许光达向中央提出到抗日前线去。党中央和毛泽东批准了他的请求，分配他到条件艰苦、对敌斗争激烈的晋西北，担任晋绥军区第2军分区司令员兼八路军120师独立第2旅旅长。这是他第一次独当一面，担任一个地区的最高首长。
期间，他在五寨、神池、保德、偏关一带，领导军民开展游击战，巩固和扩大抗日根据地。并成功地指挥了第2分区的反“扫荡”、反“蚕食”斗争，逐步地把敌人“挤”了出去，巩固、扩大了抗日根据地，壮大了我党在当地的武装力量，开创了晋西北对敌斗争的新局面，出色地完成了中央的战略部署。
抗日战争胜利后，1946年，许光达历任军事调处执行部驻太原第三小组、驻本溪第二十九小组少将代表。曾参与与国民党的谈判，用纯粹的外交辞令和美蒋代表谈判。然而事与愿违，全面内战爆发后，中国人民进入解放战争时期。这时，1946年06月，任晋绥野战军代参谋长兼独立第二旅旅长，1946年11月，任晋绥军区第3纵队司令员。在同敌人的浴血奋战中，第3纵队打出了军威，称得上是骁勇之师。1947年08月，率3纵队西渡黄河，改属西北野战军（后为第一野战军），参加了沙家店、延（川）清（涧）、宜川等战役。1949年01月，任军长，1949年07月，任第2兵团司令员，在围歼国民党军胡宗南部主力的扶眉战役中,率部迂回敌后,断敌退路,为保证战役全胜起了重要作用。继而挥师西进,攻破兰州南山敌军主阵地，抢占黄河大桥，与第19兵团全歼城中守敌，解放兰州。
中华人民共和国成立后，1950年5月14日,毛泽东把许光达从郑州召回北京，亲自派他筹建我军历史上的现代化新兵种――中国人民解放军装甲兵。一个月后，毛泽东签署中央军委命令，任命许光达为装甲兵司令员兼政委。许光达从装甲兵一成立就注意实战的需要。为了及时总结我年轻的坦克部队以战代训的经验，许光达决定到朝鲜战场实地考察。1950年10月18日，毛泽东发布命令，组织中国人民志愿军入朝参战。但是，刚刚组建的人民装甲兵要不要参加援朝作战，与强大的美军一决雌雄？关键时刻，毛泽东再次定下决心：“往娘怀里躲的崽没出息，要在战斗中建设装甲兵！”为此，装甲兵部队党委作出决定：要求部队在三个月内完成一年的训练任务，迅速掌握基本技术，随时准备入朝参战。为此，许光达率领机关参谋人员深入到基层部队蹲点，帮助部队制定科学的训练计划，改革训练方法，突出重点、难点，提高训练质量。1951年1月，装甲兵成立仅仅三个月后就派出一个团去了朝鲜。其后不久，许光达又亲临朝鲜前线，实地考察和研究装甲部队的作战及战场技术保障工作。 在装甲兵建设过程中，许光达提出了“没有技术就没有装甲兵”的响亮口号，他认为“技术建设在装甲部队建设中占着头等重要地位”。强调把政治工作与技术工作相结合，许光达是当时提出这一观点的第一人。研制生产出性能先进的国产坦克，一直是许光达的理想和追求。为此，他殚精竭虑，费尽了心血。
1951年4月26日，许光达一行跨过了鸭绿江，根据中央军委的决定，人民装甲兵部队将分批赴朝参战。从1951年3月10日至1953年7月27日，我坦克1师、3师和2师大部，坦克独立1团、2团、3团、6团以及步兵32师、33师、46师、47师的师属坦克自行火炮团，分3批轮流赴朝，并相继参加了1951年夏秋季的防御作战、1953年春季的反登陆作战准备和夏季的反击战役。刚刚成立的坦克1师先后两次奉命赴朝作战，参加了著名的马良山、沐浴洞伏击等690余次战斗。战场上，敌我双方坦克数量是10∶1，骄横的美军坦克竟大摇大
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