1939年7月15日，正当日寇对晋东南抗日根据地发起第二次九路围攻之际，总部机关由潞城北村经黎城霞庄进驻砖壁村。总部在砖壁指挥八路军粉碎日寇对晋东南的围攻和“扫荡”后，除少数人员留守砖壁外，总部机关对于1939年10月11日迁至西南10公里处的王家峪。1940年6月敌占段村后，总部于6月27日又返迁砖壁，并由彭副总司令和左权副总参谋长在此指挥了震惊中外的“百团大战”。1940年11月4日，总部转移至辽县（今左权县）的武军寺。1942年5月反“扫荡”后，彭副总司令又率领总部机关于农历初六第三次进驻砖壁村，并在此召开了左权烈士追悼会，不久即赴太岳区，后又返麻田、武军寺。

八路军总部在砖壁驻扎期间，党、政、军机关，分别驻在砖壁驻地周围的村子里；中共中央北方局、八路军野战政治部驻土河村；北方局党校驻上北漳；华北《新华日报》社驻安乐庄；总部军法处驻南山头。从此，砖壁这样一个普普通通的村庄，便成为华北抗日前线的司令台。刘伯承、邓小平、徐向前、陈赓、杨尚昆、陆定一、傅钟、杨立三等八路军领导人经常来总司令部参加党政军重要会议。1940年9月23日，中共中央北方局在砖壁召开了党的高级干部会议。罗瑞卿同志在会上作了关于“抗日战略中我军政治工作的基本原则，抗战三年来我军政治工作的检讨，目前政治工作的一些问题”的政治报告；彭德怀同志作了关于国际国内形势，巩固抗日根据地几个问题的报告提纲，杨尚昆作了根据地建设中几个问题的报告，这些会议对于开展游击战，建设根据地都起了极大的作用。

总部在砖壁驻扎期间，指挥华北八路军，进行了一系列著名的战役和战斗。

1940年7月，彭副总司令、左权副总参谋长、罗瑞卿主任和刘伯承、邓小平、徐向前、聂荣臻、吕正操等八路军领导人，在此部署和指挥了震惊中外的“百团大战”，打破了日军“囚笼政策”，牵制了敌人大量兵力，拖住了日军进攻我大后方的后腿，遏止了当时妥协投降的暗流。

1961年3月4日，国务院公布八路军总司令部砖旧址为第一批全国重点文物保护单位。1979年，由国家文物局拔款，组织了省、地、县有关部门，对总部旧址新窑院和李家祠堂、佛爷庙、奶奶庙、玉皇庙建筑都先后进行了揭顶翻修、拆除重建和复原新建，并进行室内原状陈列。1980年10月1日正式开放，接待参观。从此，砖壁这个山区小村因之为革命圣地而闻名遐迩，每年游人络绎不绝。