1938年2月间，一一五师参谋长周昆到第二战区司令部开会，阎锡山发给一一五师6万元军费，这是国民党发给一一五师的最后一笔经费。会后，周昆将一个大信封交给警卫员，说：“这是重要文件，你马上回去交给作战科王科长。”警卫员将大信封交给王秉璋后，王秉璋打开一看，根本不是什么文件，而是3万元钱。周昆携另外3万元钱潜逃了。周昆是参加秋收起义后首批上井冈山的老干部，曾任红八军团军团长、红一方面军参谋长等重要职务。他为什么会突然潜逃呢？这一直是个谜。说他贪财吧，只拐走了一半经费，事情没有做绝；说他是蜕化变质吧，却没有叛变。解放后，组织上对周昆进行过调查，当时他在湖南平江老家，调查之后证实他没有参加过任何反革命组织，也没有任何反革命行为。

周昆潜逃后，一一五师参谋长一职就长期空缺。1938年3月8日，八路军总部任命王秉璋为参谋处长，司令部的工作开始由他负责，实际上行使参谋长的职权。

1938年3月2日清晨，一一五师经过隰县以北的千家庄时，林彪走在最前面，晋军哨兵误以为他们是日军骑兵，开枪打伤了林彪。林彪中弹从马上摔了下来，王秉璋连忙下马将他抱起。林彪的伤势很重，在对林彪进行了紧急救护之后，当天就将他送往延安。

林彪受伤的当天，军委主席毛泽东和军委参谋长滕代远致电罗荣桓：“林之职务由你暂代。”但是，在军委电报发出之前，十八集团军总部朱德、彭德怀的电报已经发出了，朱、彭任命三四三旅旅长陈光为代师长。

1939年3月1日，一一五师师部率六八六团进入山东。中共中央北方局指示成立鲁西军政委员会，由陈光、罗荣桓、王秉璋、黄励、张霖之、赵博、朱则民等七人组成。日军得知“平型关下来的老八路来了”后，来了个九路围攻。一一五师师部和六八六团等部在陆房一带陷入重围，王秉璋协助陈光指挥部队与敌激战，胜利突围。此战后，王秉璋和政治部副主任黄励率师直大部分人员组成“东进支队”开赴鲁南。这年冬天，王秉璋带领特务营的两个连前往郯城县码头镇，支援受国民党顽固派攻击的地方独立营。他率部夜涉结着薄冰的沂河，神不知鬼不觉地摸进镇子，将顽军一个营全部俘虏，随后又在镇外伏击前来增援的顽军。两次战斗共消灭顽军600多人，我方仅伤亡3人。

1940年秋，一一五师在桃峪召开高级干部会议，会议由罗荣桓主持，肖华、杨勇、王秉璋分别作了冀鲁边、鲁西、鲁南的工作报告。会后，王秉璋调任鲁西军区司令员兼教三旅（三四三旅）副旅长。