他和政治委员邓小平一起带领部队在太行山上作战。
面对强大的日本侵略军，他经常用“勇者为冠”、“无角羊受压迫，蛰蜂不受侮辱”等词语来激励士兵们抗击敌人的信心。
他指挥部队进行了一系列著名战役，如夜袭阳明堡、伏击长生口、神头岭、香塘铺七根村、晋东南反“九路围攻”、冀南反“十一路扫荡”、百团大战郑泰廖宇等，给日本侵略者以沉重打击，创建了晋冀鲁豫抗日根据地。
他坚决执行中共中央、中央军委的战略方针，积极组织正规军、游击队、民兵相结合的游击队，组建了大批武装特遣部队，执行“敌占区和交通线”任务，对敌占区和交通线进行了广泛的打击，粉碎了日伪部队频繁的“侵占”和残酷的“扫荡”。
与此同时，他多次率部抗击国民党顽固派对根据地的侵略，并牢牢地占领了华北抗日根据地的“南门”太行山，使“廖平半壁江山”免遭敌人侵略者的蹂躏。
刘伯承非常重视情报工作
刘伯承一直十分重视情报工作，“非常注重抓舌头”。
刘伯承在与日军作战时，特别注意从日军留下的物品中寻找线索。
有一次，当一名参谋去厕所时，他看到了日本人使用的卫生纸。
他看了看，在上面画了一个大圈，写了几个地名，还写了数字“29”。
刘伯承根据敌我当时的情况，仔细分析了纸上的信息，判断二十九日纸上写着敌人可能包围几个地方，并命令该地区的部队撤退。
果然，日军在29日进行了一次“扫荡”，但一无所获。
1942年的一天，一个韩国同志来到反联，和大家在八路军总部合影，当时非常热闹。
几天后，据报道这位同志突然失踪了。
刘伯承得知此事后，立即致电国民革命军第十八军副参谋长左权，并结合其他消息说:“我判断他的失踪意味着日本人将很快被扫荡一空１有人认为刘伯承过于敏感，不敢苟同，但刘伯承找到了专门负责保卫八路军总部的陈锡联，找到了撤退的好办法。
后来的发展也再次证明了刘伯承的判断。
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