聶榮臻副師長將抗敵旅在對日作戰中的種種戰術舉措用電報向延安黨中央作了彙報，**研究後認為，應將陳邦棟部納入第十八集團軍指揮序列，指示聶部給陳部配兩個電台兵，配定波長呼號，電訊密碼。給陳部第十八集團軍新一旅的番號。歸十八集團軍總指揮部直屬指揮。所部各種戰術相應的也在十八集團軍內部推廣。
抗敵旅由此從義勇軍性質的民間武裝遊擊部隊歸入了國民革命軍的序列，成了第十八集團軍（即八路軍）的正規戰鬥部隊。當然，由於身處敵後，軍餉是不用想的。依然仍是繳獲與自籌為主。但有上級指揮就可以全軍一盤棋了，可得到相關的情報支持。相比於原來的處境，畢竟好得多了。
於是，部隊獲得新的番號一事在部隊進行了廣泛的傳達，陳邦棟私下裏對張際春副旅長說：“別看晉軍數量多，但每仗皆敗，部隊自然畏懼敵軍，很快實力就損失了。八路軍別看人少補給差，但能打勝仗，也就有了藐視敵軍的本錢。補給會取之於敵，實力將很快超過晉軍。身處敵後，無可靠後方。一定要做在百姓心目裏能打勝仗的中國軍隊。”
張際春想想，道理確實是這樣的，也就沒說其他話了。這樣部隊的人員融合就順利進行了下來。
1937年10月中下旬，中日雙方的軍隊都向忻口前線大規模增兵，對忻口的爭奪達到了白熱化得激烈狀態。
10月13日下午，15時許，中國軍隊奪取1300高地後，124團125團續向丟失的南懷化陣地反擊，遭到日軍的強烈抵抗。中國軍隊增兵，終將南懷化陣地日軍包圍，日軍不甘失敗，也向南懷化陣地增兵，陣地在得而複失、失而複得中來回拉鋸13次的爭奪中，於半夜時分，終於是中國軍隊在最後占領了陣地。
10月14日白天，日軍再次以數千兵力，在飛機轟炸、大炮轟擊支援、坦克掩護下，向南懷化陣地進攻。於是全線激戰。至傍晚，中國軍隊雖守住左右兩翼，但中央南懷化陣地再次丟失。
兩軍連續白刃作戰的消息傳到前敵總指揮衛立煌耳中，衛立煌鑒於中日兩國國力過於懸殊，認為這樣來回拉鋸也不錯，至少比被飛機轟炸無法反抗強。部隊雖損失巨大，但日軍損失也不小（中國方麵不怕拚人員損失），遂提議集中兵力反攻南懷化。
在10月15日，第二戰區司令部決定集中部隊，用5個旅的兵力向日軍反攻，以達到在來回拉鋸中消耗和殲滅日軍兵力的目的。反攻行動於16日淩晨2時開始，中國軍隊在中央陣地總指揮第9軍軍長郝夢齡指揮下，出敵意外的反擊，奪回了相當部分的南懷化陣地，但日軍仍有部分陣地在手。至16日清晨，親臨前線反擊的郝夢齡將軍急於趕到第五旅陣地，通過一距離日軍陣地200米的地段時，因身上所穿的將校呢製服過於顯眼，倒在了日軍彈雨下，同行的54師師長劉家琪想救護郝軍長，也不幸中彈。不久，獨立第五旅旅長鄭連珍也陣亡殉國。因指揮官陣亡，中國軍隊的反擊未能達到預期效果。戰況遂處於膠著狀態。中日兩軍各擁有南懷化陣地的一部分。
忻口南懷化陣地爭奪的激烈程度，損失的巨大，不但讓中方指揮官閻錫山心驚，也讓日軍指揮官板垣征四郎膽寒。閻錫山是連連發電，令敵後的第18集團軍各部，出擊日軍後方運輸線，板垣征四郎則是要求航空兵不得顧及疲勞，需連續出動，轟炸支那軍隊。
於是，18集團軍各部紛紛出擊，13日，115師344旅收複平型關，並繼續向團城口進攻，還發動當地百姓破壞了部分公路。14日，120師358旅一個團在崞縣以北伏擊日軍運輸隊，斃敵逾百名，炸毀敵滿載軍火彈藥的運輸汽車12輛，乘勝占領了寧武縣城。15日115師獨立團和新一旅一部，在廣靈以南的馮家溝伏擊日軍第五師團第二運輸大隊，殲敵600餘，繳獲相當數量彈藥，日軍隻有少量騎兵逃出，並於16日占領廣靈城。18日，120師358旅716團在獨臂團長賀炳炎指揮下於雁門關下黑石頭溝多次伏擊日軍運輸車隊，斃敵500餘名。先後擊毀日軍運輸汽車80餘輛。但八路軍各部最輝煌的勝利是129師769團於10月19日取得的。