1937年7月，全面抗战爆发，杨立三在担任抗日军政大学校务部部长的同时，还兼任过中央军委总后方勤务部副部长(部长叶季壮)、八路军兵站部部长兼政委，在后方帮助运筹前线后勤大计。1939年4月，应朱德、彭德怀、左权的联名电请，杨立三奔赴晋东南(后到晋冀鲁豫)抗日根据地，正式主持八路军前方后勤事宜。在这一岗位上，他创造了令敌人都感到震惊的后勤奇迹。
“最有后勤工作经验”
两国交兵，武器自然是非常重要的。当时，我八路军兵工厂生产的步枪规格不同、性能各异、零件不能互换，且生产效率低、质量差、成本高。到职后，杨立三首先抓了步枪生产的标准化、制式化。从我军常年山地作战的需要出发，他召集后方勤务部下属的军工部部长刘鼎及技术人员反复研究，结合我抗日根据地设备、技术与物资供应条件，吸收国内外各种步枪的优点，提出了一种枪身短、刺刀长、重量轻、能与日军“三八式”步枪抗衡的新枪设计方案，并立即组织试制。1940年8月1日，当杨立三带着新枪样品向彭德怀汇报时，彭非常满意，亲自定名为“八一式”步马枪。仅1940年下半年，杨立三主持的后勤部门就生产了3300多支“八一式”步马枪，大大提高了八路军的火力。
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地雷、手榴弹既威力大，又构造简单，杨立三决定把它普及为对敌斗争的利器。1941年初，根据中央军委“关于普遍设立炸弹制造厂”的指示，杨立三、刘鼎联名向八路军总部建议：每个军分区成立一个手榴弹厂，所需干部和技术骨干由军工部选派;地方政府以县为单位，组织地雷生产，军工部负责供应雷管，并帮助培训骨干，普及造雷技术，开展群众性爆破运动。彭总采纳了这个建议，并亲自在太行地区进行了动员。1941年3月，杨立三指示军工部，在山西武乡县温庄、黎城县东崖底村分别开办了地雷训练班，分期分批培训武委会主任和民兵队长。训练班上，根据杨立三要求，军工部长刘鼎亲自讲授地雷制造和爆破知识，并编印了《地雷制造与使用法》、《各种地雷触发装置法》等小册子分发给学员。以这些学员骨干为基础，杨立三又指示军工部在各地层层办训练班，很快在华北抗日根据地掀起了一个“村村造地雷、户户有地雷”的爆破运动，炸得日军晕头转向，惶惶不安。那时，华北抗日根据地的成年人几乎人人都学会了制造地雷的技术，涌现出数以千计的“造雷英雄”，掀起了轰轰烈烈的“地雷战”。在抗战史上，提到“地雷战”，不能不提到杨立三和刘鼎。
据我军后勤史记载：抗战时期，杨立三领导的后勤部门共造枪9758支，修枪近10000支，生产掷弹筒2500门，修炮约1000门，复装和新制枪弹223万发、掷弹筒弹19.8万发、迫击炮弹3.8万发、手榴弹58万枚。此外，还协助地方生产手榴弹、地雷千万枚以上。在杨立三主持下，在最困难、最简陋的条件下，八路军后勤战士创立了“自力更生、艰苦奋斗”的优良传统，用智慧和劳动，创造了连敌人也感到震惊的奇迹，为取得抗战的胜利做出了重大贡献。
1940年12月22日，八路军总部召开规模空前的后勤工作会议。在开幕词中，彭德怀代表中央军委高度评价杨立三对我军后勤工作的贡献时说：“杨立三同志是我们部队里面最有后勤工作经验的一位同志，也可以说是八路军后勤工作的创始人。……许多友军直到今天没穿上棉衣，我们早已按时穿上了。三年来，我们的卫生工作人员使许多伤兵、病员恢复了健康，兵站运输了大批的资财，兵工方面也补充给部队不少武器弹药。我们甚至可以说，倘若没有三年来后勤工作各同志的努力，我们是不能想象能这样顺利支持长期战争的。”
