9月底，为了扭转晋北危局，阎锡山决定在平型关组织对敌伏击，并邀周恩来、朱德、彭德怀等共同制定了作战计划。
根据二战区第六集团军总司令部"二十五日平型关出击计划"，晋军杨爱源部担任平型关正面防御和从平型关西北出击的任务，八路军一一五师由东南出击。
24日，八路军总部向一一五师下达了侧击平型关日军的命令，同日，周恩来向中共中央发电作了汇报。平型关大捷是八路军同地方实力派军队并肩抗日的典型，也是周恩来、朱德等争取阎锡山的结果。
徐州会战开始后，周恩来非常关注战事的发展。1938年3月，白崇禧奉命赴徐州协助李宗仁指挥作战前，特邀周恩来、叶剑英到其寓所恳谈。
周恩来告诉白崇禧：在津浦路南段，已令新四军第四支队协同李品仙、廖磊二集团军行动，桂军应采取以运动战为主，游击战为辅的联合行动，运动于辽阔的淮河流域，使津浦线南段的日军时刻受到威胁，不敢贸然北上支援南下日军。同时，在徐州以北，中国军队应采取阵地战与运动战相结合，守点打援，以达各个击破。
周恩来的这一建议使白崇禧深加赞赏，他到徐州后协助李宗仁指挥，基本上采取了周恩来所指出的方针。