抗日戰爭期間，姚喆將軍爲保證中共中央所在地陝甘寧根據地的安全，奉命率領抗日遊擊支隊指戰員在大青山進行了7年艱苦卓絕的戰鬥。期間，他與日寇和國民黨反動派巧妙周旋，建立和鞏固了大青山抗日遊擊根據地，粉碎了敵人一次次瘋狂的“圍剿”和“掃蕩”，直至迎來最後的勝利。
1937年，日軍佔領內蒙古部分地區後，駐有一個旅團，併成立了四個僞蒙古騎兵師和大量的僞民團、僞警察，嚴重地威脅着我陝甘寧、晉西北和晉察冀抗日根據地的安全。1938年5月，中共中央最終做出建立大青山抗日遊擊根據地的決策。
遵照指示，八路軍一二〇師決定由第三五八旅的七一五團和師直屬騎兵營一個連，組成八路軍大青山抗日支隊;派出第二戰區民族革命戰爭戰地總動員委員會(簡稱“動委會”)的部分武裝力量和工作人員，一同前往大青山。三五八旅政委李井泉擔任支隊司令員，七一五團第一營教導員彭德大任支隊政治部主任，三五八旅旅參謀長姚喆爲支隊參謀長。
1938年7月29日，大青山支隊2300多人從晉西北的五寨縣出發，於9月初勝利登上大青山，與蒙漢抗日遊擊隊在綏中面鋪窯子會合在一起。從此，開始了創建大青山抗日遊擊根據地的長期、艱苦的鬥爭。
由於大青山具有重要的戰略地位，所以當日軍將進攻重點轉向解放區的時候，隨即開始對大青山抗日遊擊根據地進行“掃蕩”。日軍在“掃蕩”中，挖封鎖溝、修封鎖牆，禁止羣衆出入，妄圖把八路軍困死、餓死在大青山。
對此，中共中央做出指示：大青山支隊迅速將步兵改爲騎兵，以適應鬥爭的需要。姚喆一方面從消滅僞軍、圍殲頑匪中繳獲了大批戰馬，一方面向開明紳士和地主募捐馬匹。廣大蒙漢族羣衆聽說八路軍需要馬匹，紛紛自動捐獻，讓大青山支隊短期內組建成一支騎兵支隊，由李井泉任司令員，姚喆任副司令員。
1938年12月，根據中共六屆六中全會“鞏固華北，發展華中”的決定，大青山支隊的主力七一五團奉命隨主力挺進冀中，只留下一個營的兵力和“動委會”第四支隊堅持鬥爭。李井泉、姚喆將這支部隊分散到綏南、綏中、綏西三個地區開展工作，很快發展成爲三個營的革命隊伍。
1939年4月，日僞軍集中五六千人，分六路向綏中的五塔背、銀礦山一帶和綏南進行“掃蕩”。這時，在日寇進攻面前不戰而逃的國民黨騎二軍的郭棲鵬、騎六師師長王照墉，也乘機帶部隊進入大青山，妄圖從八路軍手中“收復失地”。當時李井泉在延安彙報工作未回，姚喆立即部署各區，動員羣衆堅壁清野。同時，他帶領綏中部隊轉到外線，從側背打擊敵人。日僞軍對姚喆部無可奈何，卻撞上了前來“收復失地”的國民黨騎六師，遂給以嚴重打擊。後來，王照墉和郭棲鵬自知在大青山搞摩擦站不住腳，便灰溜溜地撤走了。
1940年1月，李井泉調往晉綏工作，姚喆接任騎兵支隊司令員。這時，閻錫山發動“晉西事變”，國民黨綏遠“民衆抗日自衛軍”也同日寇勾結，在大青山頻頻製造事端，槍殺中共地方工作人員。爲了反擊頑固派的摩擦，姚喆集中兵力同時行動，一舉殲滅了“自衛軍”總部和其主力，俘虜2000餘名，繳槍1000餘支，還繳獲了“自衛軍”三路總指揮王有功與日寇勾結投降的祕密信件。接着，又在綏中和綏西粉碎了頑軍的反撲，消滅、俘虜了一部。由此，大青山抗日根據地得到進一步鞏固，騎兵支隊也從3個營發展爲3個騎兵團。
姚喆十分重視並堅決貫徹執行黨的團結抗日的民族政策，對蒙古同胞平等相待，兄弟相處，尊重蒙古族、回族的宗教信仰和生活習慣，不準影響正常的宗教活動，取得了蒙古族羣衆的尊敬和信任。許多蒙古族地主、大戶同情抗日，捐獻抗日物資，積極掩護我黨的軍政人員和傷病員。姚喆還親自向一些較有影響的宗教人士做工作，取得了他們的瞭解、同情和支持，有的還爲八路軍提供情報，掩護傷病員，購買急需物資，一些喇嘛廟甚至成爲中共地下工作的聯絡站。
在姚喆參與領導下，大青山支隊與僞蒙軍各師基本上建立了聯繫，其中有的和八路軍訂立了“互不侵犯”的祕密協定，有的還爲八路軍提供武器彈藥和其他軍用物資。對此賀龍曾說：“姚喆不但是‘姚一刀’，而且還有‘姚一手’，不但有勇，更加尚謀。這一點，彭大將軍可能沒有發現。”1940年8月，根據上級首長的指示，姚喆在武川縣西樑村主持召開了綏遠各族各界各抗日民主黨派的代表會議，成立了“綏察行政辦事處”，制定了“綏察施政綱領”，成立了綏西、綏中、綏南三個專署，建立了9個縣的抗日民主政權，並派出一批幹部組成了綏東工作團，在綏東開展工作。到第二年年底，在豐鎮、集寧、興和、商都等縣都相繼建立了區縣政權和抗日羣衆組織，同時發展了數百人的騎兵游擊隊，使整個大青山的騎兵發展到3500多人，並形成了遼闊的晉綏抗日根據地，有力地拱衛着黨中央所在地陝甘寧邊區的安全。
從1941年春到1943年夏，日寇對大青山根據地進行了規模更大的“掃蕩”。姚喆領導大青山軍民同敵人進行了上百次戰鬥，給敵人以沉重打擊。
1942年秋季，日寇蒐羅了3萬餘衆，對大青山遊擊根據地發動了空前規模的大“掃蕩”。當時，姚喆命令部隊主力和軍政機關南移晉西北根據地，自己僅率本部第三團教導營和支隊直屬連2000餘衆與敵周旋。一些同志建議他回綏南支隊司令部去，他卻說：“我要和同志們在一起戰勝敵人，渡過難關。”爲了減小目標，便於機動和解決食宿困難，姚喆決定把部隊化整爲零，以連或班爲單位單獨活動。1943年夏，隨着大青山地區的對敵鬥爭的勝利，黨政軍各方面的工作得到逐步恢復，姚喆也成爲新成立的塞北軍分區司令員。1945年7月，中共中央將塞北軍分區改爲綏蒙軍區，姚喆任司令員。此後他率部連續打了多個勝仗，組建了綏南、綏西、綏中、綏東四個軍分區。
1945年8月，遵照毛澤東《對日寇的最後一戰》的指示，姚喆指揮綏蒙地區的步騎部隊晝夜兼程，向敵佔區挺進，配合晉綏軍區和晉察冀部隊攻打歸綏，迫使日本侵略軍放下武器，並佔領了平綏線除包頭、歸綏以外所有重要城鎮。9月2日，日本在投降書上正式簽字，中國抗日戰爭勝利結束，大青山抗日遊擊戰爭取得最後勝利。(
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