八路军为保卫
陕甘宁边区的安全，成立八路军后方总留守处（12月改称八路军留守兵团），
肖劲光任主任，统一指挥各师留守部队。
全国抗战爆发后，八路军主力部队相继由陕西省三原、富平等地出发，东渡黄河，开赴华北抗日前线。为保卫中共中央所在地陕甘宁边区，中共中央军委于1937年8月25日决定，
八路军第115师炮兵营、辎重营，
八路军第120师第
359旅第718团、特务营、工兵营、炮兵营、辎重营，
八路军第129师第
385旅旅部和第770团、特务营、工兵营、炮兵营、辎重营，共9000余人，留守陕甘宁边区。为统一指挥上述留守部队，在
延安设立八路军后方留守处，萧劲光任主任。11月，为加强黄河河防，成立五县（
绥德、
葭县、
米脂、
清涧、
吴堡）和
神府、两延（
延川、
延长）河防司令部。同月，留守部队整编，除第385旅旅部和第770团外，第120师辎重营、炮兵营改编为警备第1团，第129师特务营、炮兵营分别改编为警备第2、第3团，第115师辎重营、炮兵营改编为警备第4团，第120师特务营、工兵营分别改编为警备第5、第6团，第129师工兵营改编为警备第7团，第718团整编为警备第8团。留守部队配合边区政府开展群众工作，进行抗战动员，并以军事打击与政治争取相结合的方式，对流窜于边区境内的土匪进行清剿。
1938年3月起，日军频繁进攻陕甘宁边区府谷至宜川的黄河防线，留守部队在河东八路军配合下，取得多次河防作战的胜利。4月，陕甘宁边区保安司令部及所辖关中、庆环、三边、神府军分区统归留守处指挥。1939年7月，军委炮兵团拨归留守处建制，后改编为特务团。8月，八路军后方留守处正式改称八路军留守兵团，
萧劲光任司令员（后兼任政治委员），
曹里怀任参谋长，
莫文骅任政治部主任。10月，第359旅率第717、第718团（平山独立团改称）由晋察冀边区返回陕甘宁边区，接替绥德警备区防务；12月，以绥德警备司令部为基础成立警备第1旅，辖警备第3、第8团，调防关中地区。
1941年8月，成立关中警备司令部，辖保安第1、第3团。1939年冬～1940年春，在
国民党顽固派发动的第一次反共高潮中，国民党顽军不断增兵包围陕甘宁边区，并在绥德、陇东、关中地区制造摩擦，袭击留守兵团部队，侵占淳化、正宁、宁县、镇原等县城及部分地区，企图对陕甘宁边区发动大规模的军事进攻。萧劲光致电
蒋介石，呼吁停止进攻边区，恢复团结，勿使事态扩大。同时，留守兵团部队进行自卫反击，夺回
陇东大部地区，并肃清了绥德地区5县的顽固派势力，巩固了该地区的民主政权。
1940年4月，警备第6团拨归第120师建制；第359旅之第719团、
雁北支队、第4支队先后由晋西北转移到陕甘宁边区。1940～1941年，为战胜国民党顽固派对边区的经济封锁，留守兵团开展以农业为主兼营副业和工、商业的大生产运动，实行生产自给或半自给，打破了经济封锁，减轻了人民负担。在大生产运动中，涌现出第359旅等模范单位。在此期间，留守兵团各部队还利用战斗和生产间隙，开展军事训练，提高部队的战术技术水平。至1941年底，留守兵团部队计有第385旅（辖第770团，警备第2、第7团），第359旅（辖第717、第718、第719团，特务团，补训团），警备第1旅（辖警备第3、第4、第8团，特务团），警备第1、第5团，
骑兵团及关中警备司令部（辖保安第1、第3团），保安司令部（辖保安第2、第4团，骑兵团）共3.4万余人。
1942年5月，留守兵团隶属陕甘宁晋绥联防军。9月15日，留守兵团司令部与联防军司令部合并，对外仍保留留守兵团司令部名义。1944年4月，
中央革命军事委员会总政治部副主任、陕甘宁晋绥联防军副政治委员兼政治部主任
谭政受中共中央委托，以留守兵团政治部名义在
中共中央西北局高级干部会议上作了《
关于军队政治工作问题》的报告。这个报告曾经过
毛泽东、
周恩来多次修改，是继
古田会议决议之后
中国人民解放军政治工作的又一个历史性文献。八路军留守兵团在陕甘宁边区人民自卫军和晋西北、晋西南八路军的配合下，对日军作战78次，歼灭边区内土匪40余股，反击国民党顽军的进攻99次，保卫了陕甘宁边区的安全。