全面抗战爆发后，红军改编为八路军北上抗日，李聚奎任八路军一二九师三八六旅参谋长，参与指挥了神头岭、响堂铺等战役。1938年5月，李聚奎随徐向前到冀南地区，任一二九师青年纵队政委。

 抗战初期，鲁西北党组织与原国民党山东省第六区专员、保安司令兼聊城县长范筑先建立了合作抗战的亲密关系，中共鲁西特委通过六区政训处作为党的公开机构领导鲁西北抗战。11月，山东聊城失陷，范筑先殉国，鲁西北地区抗战形势恶化，日伪顽活动猖獗。鉴于此，中共中央和十八集团军总部决定组成八路军一二九师抗日先遣纵队，在黄河以北、津浦路以西的鲁西北地区组织开展对敌斗争，由李聚奎任司令员兼政委。

 李聚奎接到命令后，于12月在冠县崔八里庄迅速组建了先遣纵队机关。一二九师从冀南调来一个200多人的营，又命令冀鲁边的津浦支队、冀南的青年纵队第三团及骑兵团划归李聚奎统一指挥。李聚奎又对鲁西北坚持抗战的部分部队进行吸收整训，壮大了先遣纵队的力量。

 奠定了基础。在八路军主力部队的支持和上级党委的领导下，中共莘县县委重新建立。

 1939年1月，八路军一二九师筑先抗日游击纵队成立，归先遣纵队指挥。随后，李聚奎率领先遣纵队和筑先纵队紧紧依靠当地群众，采用机动灵活的游击战术，打击了日伪顽的嚣张气焰，打开了鲁西北抗战新局面。

 3月李聚奎奉上级指示，率先遣纵队到太行山整军，不久率部返回，进驻在莘县、冠县、朝城地带。李聚奎向各地派出工作队，帮助建立抗日民主政府，又在各村普遍建立起民兵自卫队，推进根据地建设和各项抗日活动的开展。不久，莘县北部和西北部就迅速发展为较为巩固的抗日根据地。

 1939年12月，莘县抗日政府移驻魏庄。12日，敌人从阳谷、莘县、寿张、聊城等地出动大批日伪军，向莘西北根据地进犯、抢掠，部分敌人用8辆大车拉着重武器，悄悄向莘县西北的魏庄扑来，先头部队已到达西王庄。正住在魏庄的李聚奎接到情报后，马上让政治部主任王幼平带直属队转移，并负责组织担架队等，他则指挥驻该村的先遣纵队部队两个营和县大队分头占据魏庄、崔马固等村围寨，又命莘县游击大队埋伏于崔马固东北、魏庄以南的地域，依托有利地形，严阵以待。

 敌人进至魏庄村围墙外面时，李聚奎指挥部队立即开火。埋伏在围墙内的部队一阵猛打，给敌以重大杀伤。魏庄附近的八路军部队乘机迂回到敌人侧翼，把敌人包围、压缩在村子西南角的一个大洼坑内。黄昏时，部队向敌人发起了进攻。全体指战员个个奋勇向前，英勇杀敌，枪声紧一阵慢一阵，周围群众也纷纷赶来支援。

 敌人伤亡惨重，见依靠迫击炮和轻重机枪的火力优势已经不能阻止八路军的攻势，遂向八路军释放毒瓦斯。第五营营长冯警涛不幸吸入毒瓦斯晕倒，被战士们用凉水救醒后，爬起来继续指挥战斗。战斗一直持续到深夜11时，残余日伪军丢弃大车，由汉奸带路，趁黑突围，向东王庄方向狼狈逃走。

 孙庄桥是敌军越过马颊河向莘县逃窜的最近一个渡口。为防止敌人逃窜，李聚奎已经通知筑先纵队第三营营长赵健民率部在孙庄桥东设伏，消灭残敌。赵健民在桥东筑好工事，严阵以待，但未见敌人踪影。不久，侦查员来报，残敌害怕中途有埋伏，从远路绕道向北从河口逃窜了。赵健民得到消息，立即率领部队连夜追击，一直追到董王庄，将残敌追上，毙伤不少敌人。见县城敌人倾巢出动，开车赶来增援，赵健民遂命令部队胜利撤出战斗。

 这次战斗共击毙日军40多人、伪军60多人，俘敌20多人，缴获大车8辆，步枪10余支，迫击炮1门等大批军用物资。