1937年7月7日“蘆溝橋事變”，中國進入戰爭危急時期。中國共產黨發表抗日宣言，號召全國人民團結起來，築成民族統一戰線的堅固長城，把日本侵略者驅逐出中國。全國人民熱烈擁護中國共產黨的主張，一致要求對日作戰。全國抗日救亡運動，風起雲湧。
抗戰期間，延安和榆林之間，郵電往來暢通無阻，延安發行的《解放日報》和毛主席《論持久戰》、《論人民民主專政》、《新民主義義論》等書，都給榆林部隊機關郵贈。高雙成和部屬經常閱讀這些紅色書報，深受啟發。延安抗戰劇團，八路軍後方留守處戰地文工團也先後來到榆林、神木等地，演出抗戰話劇和《黃河大合唱》等文藝節目，備受當地軍民的熱烈歡迎，極大激發了全體民眾的士氣。
期間，應雲衛同誌率隊來伊盟拍攝《塞上風雲》，又在榆林由吳茵、舒繡文等演出抗戰話劇。綏蒙指導長官公署參讚石華岩由西安招來一些進步青年，其中有名畫家張汀、綠漪夫婦、姚曾儂、沈求我等。還有外地來的王毅然、段複生、孫季白（承佩）、高魯（董英）等，這些青年活躍了榆林的文化藝術，受到鄧寶珊、高雙成二人的熱情接待和當地人民的熱烈歡迎。
1938年5月，86師擴編為22軍，高升任軍長。
1938年初，日寇侵至府穀、神木黃河東岸，府穀曾被攻陷，高將軍臨危不懼，指揮部隊反擊，打退了敵人。後經幾戰，鬼子雖狂轟濫炸，數次渡河進攻，均被我守軍擊退。後綏遠告急，日偽自包頭南下，企圖進犯陝北重鎮榆林。高雙成將軍遂指揮本軍萬餘將士，出擊伊盟、包南一帶，三年內經曆數十戰，給日寇以沉重打擊，其中在東勝、磴口等地八戰八捷，更使22軍名震塞外。勝利實現了我軍扼控伊盟、固守榆林的戰略意圖。
1939年夏，王震接任綏德警備司令，雙方繼續保持良好關係，函電往來更多。1940年到1941年之間，王震將軍由劉紹庭陪同先後兩次來榆林訪問。王震對鄧寶珊、高雙成說：“我是代表毛主席來的。”這期間，蕭勁光、楊拯民也都先後來過榆林。高雙成還令其兒子高淩雲陪楊拯民同誌遊覽榆林城北紅石峽、鎮北台等名勝古跡。會談中，鄧、高二人均以團結抗日為重，憎恨蔣介石卑鄙行徑，拒不參與反共，這種態度一直堅持到抗戰勝利。
1940年兼任陝北警備司令，1943年，高雙成升任晉陝綏邊區副總司令，兼22軍軍長，為鄧寶珊總司令的助手。
高雙成在陝北30年，治軍之暇，兼及民生，興水利，修道路，建橋梁，辦學校，植樹造林，推廣稻田，淤成榆河水田千頃。
1942年朱德視察綏德時說：“高雙成從戰士到軍長，雖是行伍出身，但也有遠見，是有正義感的一個軍人，他敢於同共產黨合作共事。”