1937年底日军占领山西各城市和大部分县城后，山西已经成为敌后，陕甘宁边区已经隔着黄河直接面对日军了。
黄河天险阻止了日军的长驱直入。日军进攻延安就必须先渡过黄河。
1938年3月13日，日军第二十六师团2000余人附大炮20余门，携带渡河器材进抵神府河防对岸，以大炮、机枪猛烈攻击八路军留守兵团河防阵地，并以10余架飞机狂轰滥炸3个小时后，开始强渡黄河，企图攻入陕甘宁边区，进攻延安。
八路军留守兵团警备第六团沉着应战，待敌密集渡河之际，突然以猛烈的火力，击敌于半渡之中；同时分兵一部，乘日军混乱之时，迂回河东，袭击敌之侧背，迫使进犯日军溃退。
1938年4月，日军约一个旅团兵力附大炮30余门在离石一带集结，5月初经大武向军渡进犯，企图截断陕甘宁边区与晋绥之交通线，并强渡占领吴堡宋家川，突破河防阵地。八路军留守兵团识破了敌之企图，以警备第八团主力东渡黄河，设伏于汾（阳）离（石）公路翼侧，10日夜在离石城西北之王老婆山地区，突然袭击日军先头1个大队。遭到打击的日军未抵达黄河岸边即行撤退。
1938年12月下旬，侵占河东大宁、吉县、永和的日军分兵3路，每路约1000余人，附大炮10余门向黄河沿岸推进。1939年1月1日，占领并扼守河东马斗关、凉水岩、圪针滩渡口，随之以火炮、机枪猛烈轰击八路军河西边区河防阵地，并以10余架飞机投掷毒气弹。守备河防的警备第五团部分指战员中毒晕倒，多处工事被毁。日军乘机于河东集结，准备强渡。八路军留守兵团河防部队顽强坚守阵地，在敌军渡至河心时，突然以密集火力予以猛烈打击，迫使敌军退回东岸后撤。
屡次受挫的日军恼羞成怒，又于1939年6月初向边区河防发动更大规模的进攻。6月4日至6日，日军第一O九师团和第二十六师团，以1.5万余人进占军渡和孟门、碛口，于黄河东岸各山头构筑工事，以飞机、火炮向河西宋家川、枣林坪、李家沟一线河防阵地狂轰滥炸。与此同时，日军第二十、三十七师团也以2000余人，分别占领了东马斗关和圪针滩渡口，以炮火向西岸河防阵地进行猛烈地轰击，施放毒气弹，掩护步兵强渡。
八路军留守兵团河防部队在边区人民的支援下，沉着镇定，坚守阵地，以火力封锁河面，使敌难以越过河心。河东的八路军也猛烈袭击敌之侧后，使日军腹背受击，狼狈逃窜。9日，进犯之敌全部撤退。八路军留守兵团河防部队在河东我军的积极配合和边区人民的支援下，粉碎了日军最大规模的一次进攻。
1939年9月，中央军委决定调第一二O师三五九旅旅长王震率部返回陕北绥德，加强河防力量。11月23日，日军独立混成第十六旅团，以近万人的兵力附大炮30余门，分4路进占碛口、孟门和克虎寨后，一面猛烈炮击八路军留守兵团河西阵地，一面大举“扫荡”河东八路军游击部队。碛口之敌2000余人在炮火掩护下集结河滩，放船强渡，第三五九旅一部和警备第一、八团，以机枪对敌猛烈射击，使敌强渡不成。边区河防部队又以一部从右翼东渡，袭击敌之侧后，敌无奈分路撤退。
1940年6月，日军又出动1万余人，企图摧毁八路军晋西北抗日根据地和威胁陕甘宁边区河防。第三五九旅除加强河防守备外，于6月17日以第七一八团一营东渡黄河，向进攻碛口、三交、临县的敌人进行侧击，截断敌前后方的交通联络。该月底和7月13日，又以两个营东渡，配合第一二O师主力，彻底破坏大武至三交的公路，切断敌交通运输线。日军后方不宁，自顾不暇，不得不缩小规模，以至最后放弃对陕甘宁边区河防的进犯。
在多次进犯延安的同时，抗战中日军曾十七次轰炸延安这个小小的县城。
1938年11月20日，日军开始轰炸延安。
11月20、21日两天，日机对延安多次轰炸，投弹159枚，炸伤炸死我军民152人，炸毁房屋380间，抗大校舍被毁。毛泽东被迫从延安城内凤凰山麓迁至延安城外杨家岭。此后，为防空袭，毛泽东长期住在杨家岭。杨家岭这个地名也从此载入了史册。
12月12日，日机第三次轰炸延安。
此后，日机又多次轰炸延安。
1939年9月8日，日机43架次猛烈轰炸延安，投弹200余枚，炸死炸伤58人，延安城内房屋150间被毁。
10月15日，日机71架次，分四批轮番疯狂轰炸延安。在这一天，延安城内房屋轰炸里大部被毁。
至1941年10月26日，日机最后一次轰炸延安。这是因为日军航空兵（没有单独的空军建制）主力调离中国战场备战太平洋战争。几乎同时，日军也停止了大规模轰炸重庆。
