1937年7月17日，國共兩黨在廬山舉行第四輪正式會談，國民黨方面表示承認陜甘寧邊區(qū)。此后，為了適應抗日戰(zhàn)爭時期的形勢，陜甘寧蘇區(qū)“更名改制”工作全面展開。

當月，中共中央和中華蘇維埃共和國中央政府駐西北辦事處決定，撤銷陜北省建制，設立陜北東分區(qū)和陜北西分區(qū)。

陜北東分區(qū)建制歸陜甘寧特區(qū)，機關(guān)駐延長縣城，轄紅宜、延長、延川、延水等4個縣。9月，根據(jù)陜甘寧邊區(qū)政府命令，延水縣建制撤銷，其轄區(qū)并入延川縣。同月，陜北東分區(qū)建制撤銷，所屬固臨、延長、延川3縣劃歸陜甘寧邊區(qū)直轄。

陜北西分區(qū)建制歸陜甘寧特區(qū)，機關(guān)駐蟠龍鎮(zhèn)，就是后來的延安市，下轄延安、安定、子長、安塞、志丹、甘泉、新城、靖邊等8個縣和蟠龍區(qū)。9月，根據(jù)陜甘寧邊區(qū)政府命令，子長、新城2縣建制撤銷，其轄區(qū)分別并入安塞縣和靖橫縣。同月，陜北西分區(qū)建制撤銷，其所轄6縣劃歸陜甘寧邊區(qū)政府直轄。

9月6日，中華蘇維埃共和國中央政府駐西北辦事處改稱陜甘寧邊區(qū)政府，邊區(qū)首府設在延安市，統(tǒng)一領(lǐng)導邊區(qū)的行政工作。

9月12日，陜甘寧邊區(qū)政府發(fā)布命令，根據(jù)地理的經(jīng)濟的及群眾生活的習慣，同時為了便于管理和領(lǐng)導，對陜甘寧邊區(qū)行政區(qū)域進行重新劃分：撤銷陜北東、西兩個分區(qū)，所屬各縣歸邊區(qū)直轄；撤銷子長、新城、延水、赤安等縣建制，依照國民黨統(tǒng)治時期的舊縣制，恢復延安、安塞、安定、保安、靖邊、延長、延川等縣；對各縣所屬區(qū)的數(shù)目酌量歸并減少，一般縣轄六至十個區(qū)。同時，陜甘寧省建制撤銷，在原轄區(qū)設立慶環(huán)分區(qū)。

1937年9月22日，國民黨中央通訊社公布了《中共中央為公布國共合作宣言》，公開承認中國共產(chǎn)黨和陜甘寧邊區(qū)的合法地位。從此，以國共兩黨合作為主體的抗日民族統(tǒng)一戰(zhàn)線正式形成。

10月12日，國民政府行政院第333次會議確定陜甘寧邊區(qū)管轄18個縣，即陜西的延安、甘泉、富縣、延長、延川、安塞、安定、保安、定邊、靖邊、淳化、旬邑、神府，甘肅的正寧、寧縣、慶陽、合水，寧夏的鹽池。

12月，中國共產(chǎn)黨又與國民黨談判商定，陜甘寧邊區(qū)區(qū)域除原來18縣外，再增加清澗、米脂、綏德、吳堡、佳縣等5個縣。后來，由蔣介石指定，國民黨中央軍委劃寧夏的豫旺、甘肅的鎮(zhèn)原、環(huán)縣等3個縣為八路軍募補區(qū)。

至此，陜甘寧邊區(qū)轄關(guān)中、慶環(huán)、三邊、神府等分區(qū)，共26個縣市，總面積129603平方公里，人口200萬。

1937年10月，關(guān)中特區(qū)黨的代表會議決定將中共關(guān)中特委改為中共關(guān)中分區(qū)委員會，關(guān)中特區(qū)蘇維埃政府更名為關(guān)中分區(qū)行政督察專員公署。

關(guān)中分區(qū)建制歸陜甘寧邊區(qū)，機關(guān)先后駐新正縣的馬家堡、楊坡頭，馬欄等地，轄淳耀、赤水、新正、新寧等4個縣。

1940年秋，在同國民黨頑固派進行的反磨擦斗爭中，八路軍關(guān)中警一旅開辟了耀縣的柳林、廟灣、瑤曲等地。關(guān)中分區(qū)專署將新開辟的地區(qū)劃為關(guān)中分區(qū)東行政區(qū)。

據(jù)1941年3月統(tǒng)計，關(guān)中分區(qū)轄4個縣，共16個區(qū)、95個鄉(xiāng)、311個行政村、16175戶、1509I人。

1942年10月，雙龍鎮(zhèn)中心區(qū)由富縣劃歸關(guān)中分區(qū)。1943年2月，東行政區(qū)改為同（官）宜（君）耀（縣）縣。10月，同宜耀縣建制撤銷，其轄區(qū)并入淳耀縣。

到1945年8月，關(guān)中分區(qū)轄淳耀、赤水、新正、新寧等4個縣和1個中心區(qū)。

慶環(huán)分區(qū)成立后，成立了中共慶環(huán)分區(qū)委員會和慶環(huán)分區(qū)行政督察專員公署。慶環(huán)分區(qū)建制歸陜甘寧邊區(qū)，機關(guān)駐曲子縣曲子鎮(zhèn)，就是后來的甘肅環(huán)縣，轄環(huán)縣、曲子、華池、固北、定環(huán)、鹽池、定邊等7個縣。

1937年10月，定環(huán)縣建制撤銷，鹽池縣、定邊縣劃歸三邊分區(qū)。1938年4月，固北縣建制撤銷。至此，慶環(huán)分區(qū)轄環(huán)縣、曲子、華池等3個縣。1940年8月，慶環(huán)分區(qū)建制撤銷，其轄區(qū)并入隴東分區(qū)。

1937年10月，日本侵略軍進攻綏遠省，就是后來內(nèi)蒙古西部，綏東抗戰(zhàn)爆發(fā)。三邊地區(qū)與綏遠毗鄰，具有十分重要的戰(zhàn)略地位。為了加強對三邊地區(qū)和綏遠省伊盟地區(qū)工作的領(lǐng)導，以便更好的配合、支援綏東抗戰(zhàn)，中共陜甘寧邊區(qū)委和邊區(qū)政府報請中共中央批準，設立了三邊分區(qū)，并成立了中共三邊分區(qū)委員會和三邊分區(qū)行政督察專員公署。

三邊分區(qū)建制歸陜甘寧邊區(qū)，機關(guān)駐定邊縣城，轄定邊、鹽池、靖邊等縣。1938年3月，靖邊縣劃歸邊區(qū)政府直轄。

據(jù)1941年4月統(tǒng)計，三邊分區(qū)轄2個縣，共14個區(qū)、80個鄉(xiāng)、318個行政村、14536戶、67287人。

1942年8月，三邊分區(qū)增設了吳旗縣。12月，靖邊縣又劃歸三邊分區(qū)。至抗日戰(zhàn)爭結(jié)束，三邊分區(qū)轄定邊、鹽池、靖邊、吳旗等4個縣。

1937年7月，抗日戰(zhàn)爭爆發(fā)后，神府特區(qū)蘇維埃政府撤銷，神府特區(qū)工作由中共神府特委統(tǒng)一領(lǐng)導。與此同時，神木、府谷、佳蘆等3個縣建制撤銷，設立了神府縣。

神府特區(qū)建制歸陜甘寧邊區(qū)，機關(guān)駐賀家川，轄神府1個縣。1939年2月，神府特區(qū)改為神府分區(qū)，中共神府特委改稱中共神府分區(qū)委員會。

1940年6月，由于日軍進行殘酷的夏季掃蕩，晉綏邊區(qū)黨委、晉綏邊區(qū)行署、八路軍一二〇師后方機關(guān)遷到神府分區(qū)。1941年9月，經(jīng)晉西北區(qū)黨委和陜甘寧邊區(qū)中央局協(xié)商，并報中共中央批準，將神府分區(qū)劃歸晉綏邊區(qū)代管。

1943年7月，神府分區(qū)劃歸晉綏邊區(qū)第一分區(qū)。1944年8月，神府分區(qū)歸晉綏邊區(qū)直轄。1945年2月，中共晉綏分局和晉綏邊區(qū)行署決定撤銷神府分區(qū)建制，將神府縣劃歸晉綏邊區(qū)第一分區(qū)。

新的行政區(qū)劃基本形成后，陜甘寧邊區(qū)政府根據(jù)《陜甘寧邊區(qū)議會及行政組織綱要》和《陜甘寧邊區(qū)選舉條例》等文件，在邊區(qū)實行了自下而上的普選，選舉成立了縣議會和縣抗日民主政府。

1939年1月，在基層選舉的基礎(chǔ)上，召開了陜甘寧邊區(qū)第一屆參議會，選舉產(chǎn)生了邊區(qū)行政委員會，即陜甘寧邊區(qū)政府。

抗日戰(zhàn)爭開始后，國民政府雖然規(guī)定了邊區(qū)行政區(qū)域的具體范圍，但在陜甘寧邊區(qū)所轄26縣中，只有保安、定邊、安塞、鹽池等幾個縣的抗日民主政府是唯一的政府，其它縣則既有由蘇維埃政府經(jīng)過普選產(chǎn)生的抗日民主政權(quán)，又有國民黨委派的縣、聯(lián)保政權(quán)。

在兩個政權(quán)并存的縣中，許多縣的抗日民主政府主要活動在農(nóng)村。兩種政權(quán)并存使得這些縣在政治上、行政上不統(tǒng)一，區(qū)域不穩(wěn)定。

1939年12月，國民黨頑固派掀起第一次反共高潮。國民黨軍隊胡宗南等部以30萬重兵從南、西、北三面包圍、封鎖陜甘寧邊區(qū)，侵占了豫旺全縣及鎮(zhèn)原、寧縣、正寧、旬邑、淳化等5座縣城。

這時，陜甘寧邊區(qū)只有20個縣，面積縮小到99000平方公里，人口減少到140萬。在中國共產(chǎn)黨領(lǐng)導下，邊區(qū)軍民對國民黨頑固派進行了“有理、有利、有節(jié)”的斗爭，迫使專搞磨擦的國民黨陜西省第二行政督察專員公署專員何紹南于1940年2月逃離綏德。陜甘寧邊區(qū)政府決定設立綏德分區(qū)。綏德分區(qū)各縣相繼建立了抗日民主政府。綏德分區(qū)建制歸陜甘寧邊區(qū)，機關(guān)驢綏德城內(nèi)，下轄綏德、清澗、吳堡、米脂、佳縣等5個縣。

1942年9月，在綏德、清澗、米脂、子長4縣交界地區(qū)設立子洲縣，建制歸綏德分區(qū)。

在1940年何紹南逃離綏德后，隴東軍民也取得了反磨擦斗爭的勝利，陜甘寧邊區(qū)政府又設立了隴東分區(qū)。4月，中共隴東分區(qū)委員會和隴東分區(qū)行政督察專員公署正式成立，機關(guān)駐慶陽縣城。隴東分區(qū)建制歸陜甘寧邊區(qū)，轄慶陽、合水、鎮(zhèn)原3個縣。

1940年8月，慶環(huán)分區(qū)建制撤銷，其轄區(qū)并入隴東分區(qū)。至此，隴東分區(qū)轄慶陽、合水、鎮(zhèn)原、曲子、環(huán)縣、華池等6個縣。據(jù)1941年4月統(tǒng)計，隴東分區(qū)轄6個縣，共34個區(qū)。

1941年12月，中共西北中央局為了加強對邊區(qū)直轄市縣的領(lǐng)導，設立了直屬市縣管理委員會。1942年10月，陜甘寧邊區(qū)政府決定設立延屬分區(qū)，以管轄邊區(qū)直轄市縣。

12月，中共延屬地委和延屬分區(qū)行政督察專員公署正式成立。延屬分區(qū)建制歸陜甘寧邊區(qū)，機關(guān)駐延安市東關(guān)，下轄延安市和延安、富縣、甘泉、固臨、延長、延川、子長、安塞，志丹等10個縣、市。至抗戰(zhàn)結(jié)束，延屬分區(qū)仍轄9個縣和1個市。

1944年底，陜甘寧邊區(qū)政府秘書處就邊區(qū)的幅員作出說明并對外公布。陜甘寧邊區(qū)面積為98960平方公里，人口約150萬，劃分為延屬、綏德、關(guān)中、隴東、三邊等5個分區(qū)，共31個縣（市）、214個區(qū)、1254個鄉(xiāng)。