1935年9月，红四方面军总部成立了红军大学(红大)，开设高级指挥科、上级指挥科和上级政治科，由刘伯承调任校长兼政委。当时，正值红四方面军在张国焘独断专行的指挥下，开始大举南下。为治好这支被张国焘带向错误方向的大军，他坚决与朱德等同志站在一起，从整个党和红军生死存亡的大局出发，置个人生死荣辱于度外，积极维护红大中红一、四方面军学员之间的团结，并通过他们影响部队回到正确轨道。
1936年6月，贺龙、任弼时等率领的红二、六军团到达甘孜，与红四方面军会师，随即组建红二方面军。7月初，刘伯承应邀到红二方面军，给指战员作打敌人骑兵的战术报告，提出了提高信心、接敌处置、利用地形、武器运用等方面的基本要则，讲解了打骑兵的队形、追击、有组织的后移以及平时加强演练等问题，深受贺龙钦佩。经他力陈，刘伯承随红二方面军行动，出任方面军红军大学校长，成为我军历史上唯一主持过三大主力红军军事教育的人。
作为红二方面军大学校长，刘伯承不负众望。1936年9月20日，他写出《我从实战中联想到我军教育要注意的事项》一文，从军事和政治方面提出了训练、教育的要求，特别是提出了进攻、防御、迂回、行军、宿营、警戒以及野战等一系列战术要则与训练方法，对加强红二方面军的军事素质贡献至大。同年12月，红二、四方面军两所大学都并入抗日红军大学(后称抗日军政大学，简称抗大)，刘伯承顺理成章地成为唯一的副校长。
关于“理论与实际相结合”，刘伯承本人就是行家里手。刘伯承曾说:我们办好学校要有方针，方针就是抗大的方针。抗大的方针，就是毛泽东同志提出的三句话:“坚定正确的政治方向，艰苦朴素的工作作风，灵活机动的战略战术。”这个方针的核心是坚持办校的正确方向，就是军事院校教育要为党和军队的政治需要服务，为部队建设服务。抗战爆发后，刘伯承主持的军事院校(包括随营学校、训练班)始终遵循上述方针，并继承了抗大的校风“团结、紧张、严肃、活泼”，保持和发扬了我军院校教育的好传统。
1937年8月，工农红军改编为八路军，刘伯承担任一二九师师长。早在抗战初期，他就对一二九师随营学校指示:将毛泽东军事论著，作为“第一种教材”。他认为，毛泽东军事思想，人民军队战史尤其是较近的实战战例，应作为第一种教材，只有这样才可以正其本;而日军的军事条令、教令等可作为“第二种教材”，只有这样才能用以分析研究作战对象的特点和战术;苏军的一些条令和军事理论则可作为“第三种教材”，可以开阔眼界，推动军事教育的发展。整个抗战时期，参加一二九师的绝大多数是工农分子，他们政治觉悟高，作战勇敢，但是文化水平较低。在刘伯承的关怀和号召下，部队办起了许多扫盲班、文化班，掀起学习文化的热潮。为练成抗日铁军，他还“运筹帷幄、先胜教场”，先后办过师训练队(班)、师随营学校、师轮训队、师参谋训练班等，大力培养军事、政治、参谋人才。由于他的深谋远虑和把“治军先治校”理念化为实践，一二九师军事素养闻名八路军、新四军，成为“华北抗日铁军中的铁军”。
1945年9月，日寇刚刚投降，国共两军拉开战幕。刘伯承领导的晋冀鲁豫地区人民军队，仍然强调“治军先治校”，各级随营学校建制齐全，对加强部队军政素养起到了不可或缺的作用。1948年9月2日，中原军政大学成立，时任中原野战军司令员的刘伯承兼任校长和政委。由于刘伯承的“名头”，中原军政大学在各军政大学中风头一时无两，为中原(第二)野战军培养了大批军政干才，为中国人民解放战争的胜利提供了军事人才支撑。
