1937年10月，以纽约为基地的“中国援助基金会”和宋庆龄筹办的“保卫中国同盟”正在世界各地寻找志愿医务人员，帮助中国的抗日战争。白求恩得知后，他将自己要去中国的想法通知了加拿大和美国共产党负责人。两党经过谨慎考虑，同意派遣他组织医疗队前往中国。

组建加拿大—美国联合医疗队困难重重，考虑到路途遥远且危险重重，报名者寥寥无几。加美医疗队最初只由白求恩大夫、美国的法拉特大夫和伊文护士3人组成。法拉特一直犹豫不决，最后没有到医疗队报到。临行时，美国外科医生帕森斯大夫加入了医疗队。

1938年1月8日，加美医疗队购买了充足的药品和器材，乘日本“皇后”号海轮从温哥华港启程去中国。

白求恩在临行前写给他前妻弗朗西丝一封告别信：

“我面前的路陌生而又危险。你不能跟我走。在我的生活——和我的余生——当中，我不想再尝试任何认真的恋情。这类事对我来说已经完结。现在你尽可以亲切甜蜜地想念我。就这样想吧。我爱过你。我对你的情义仍然深重绵长。记着我，就像我会记着你——带着平和与珍视。”

谁也没有想到的是，这封信却成为了一封诀别信。

1938年1月20日，白求恩的医疗小组在船上度过了13个昼夜后，终于到达香港。在当地办事处的安排下，他们到旺角，然后转乘飞机到达汉口，2月22日，医疗队离开汉口前往西安。

为了躲避敌机的轰炸和敌军的进攻，白求恩和他的医疗小组从临汾、潼关等地绕道而行，穿越国民党统治下的中国广大农村地区，横穿豫晋陕三省，在日机的狂轰滥炸下经过一个月的颠簸跋涉，终于来到了西安。

在八路军办事处，白求恩等人见到了中共领导成员朱德，并一起筹划在五台山开办医院的事宜。略作休整后，医疗队积极准备北上。经过70多天数千里的旅程，1938年3月31日，医疗队终于到达革命圣地延安。毛泽东亲切接见了白求恩一行。

在当时的情况下，延安的生活条件是非常艰苦的。白求恩来到延安后，有关部门为了照顾他曾作过详细安排：白求恩每天可以吃到三顿小米干饭，每周可以保持吃到一盘肉或者一盘炒鸡蛋。但是，白求恩在检查伤员和中央首长的伙食卫生时，发现任弼时等中央领导同志不仅穿的是打补丁的衣服，而且每天吃的竟是几分钱的伙食，连青菜也吃不到，他主动要求取消中央机关对自己的照顾。

白求恩曾经生气地对有关领导说，“你们不要这样看待我！的确，我在加拿大有充足的面包、牛奶，优厚的待遇。可是现在仍然有人吃不上面包，喝不上牛奶，过不上优裕的生活。我不是来享清福的，如果为这，我来中国干什么？来延安干什么？享受对我来讲至少目前是陌生的！”

他的话使中央军委的领导深受感动。于是，在当天对白求恩的“特殊”待遇就取消了。

在延安，白求恩处于极度的兴奋中，从他留下的笔记、书信和发表的文章中，现在还能感觉到他的激动，白求恩是1938年3月31日到达延安的，这是他当天深夜在油灯下写下的日记：

“在延安，我见到了一个崭新的中国！

虽然延安是中国革命最古老的城市，但我立刻觉出它是管理得最好的一个城市。在这里，在古老的建筑当中，街道是清洁的，街上是一片蓬勃的气象，来来往往的人们好像都知道自己是为什么目的而奔忙……这里有一个大学，吸引着来自全国各地的成千上万的学生；还有一个新成立的卫生学校。”

1938年5月，在自己多次要求和坚持之下，白求恩乘坐一辆装满药品和医疗器械的汽车离开了延安，奔赴抗日前线。1962年吴印咸根据他拍摄的素材制作了一部纪录片《纪念白求恩》。

在抗日前线，他出没在枪林弹雨里，奔波在炮火连天的烟雾中，把生命置之度外，不分昼夜地抢救伤员。他曾为重伤员献过血，曾在自己身上做过试验，并创造出许多新的治疗方法。他以精湛的医术，使许多八路军战士恢复健康，重返前线。他还创办了前线医院和学校，将自己的知识无私地奉献给中国军民，为人民军队培养了一批又一批的医务人才。

1938年6月中旬，白求恩从延安到达晋察冀军区。8月，他倡议在山西五台县松岩口村的一个大庙里建立模范医院，9月15日，医院落成，并举行了开幕典礼，白求恩在当时的演讲中，有这样一段感人肺腑的话：

“我要对八路军和游击队的伤员的勇敢以及他们从无怨言的精神表示敬佩。对于这些人，我们只有用我们最大的体贴、爱护和技术，才能报答他们为了我们而受到的痛苦和牺牲。

因为他们打仗，不仅是为了挽救今日的中国，而且是为了实现明天的伟大、自由、没有阶级的、民主的中国。

同志们，我们向你们致敬！”

在八路军中，白求恩成了真正的神医，他的医术和医德受到所有人的尊敬，虽然缺少药品、器械和各种条件，可白求恩本人已经成了伤患的信心、成了八路军心中的天使，可是这个天使心中，却有旁人难以了解的痛苦，这痛苦就是孤独。

白求恩不懂汉语，周围只有一个翻译大概听得懂他说什么。

他想与人交流，更多的只能通过书信，可战争年代的通信又如此困难。毛主席说过，白求恩给他写过很多信，他只回过一封，还不知收到了没有。在中国，主要与他通信的朋友是在延安工作的马海德。

马海德是个美国医生，比他先来延安，在白求恩写给马海德的信中，我们能感觉到他的情绪。

这是1938年12月8日白求恩写给马海德的信件：

“我已经习惯了得不到你的消息。天啊，我不得不习惯。又是两个月过去了，没有任何回信。”

进入1939年，在写给马海德的信中，白求恩“想知道”的还只是这样一些重大的“事实”：“罗斯福还是美国总统吗？谁是现在的英国首相？法国共产党当政了吗？”

在1939年8月15日寄往加拿大的最后一封信里，他的孤独已经扩散到了他细微的感觉之中：

“我梦想咖啡，烤肉，苹果派和冰激凌。美妙的食物的蜃景！还有书籍……书还在写吗？音乐还在演奏吗？你们还跳舞，喝啤酒和看照片吗？软床上干净的白色床单是什么感觉？女人们是否仍然爱自己被爱？”

白求恩自己估计，这封信至少要5个月才能到加拿大。就在这时他提出要回国一趟。

我的小马

是我手心的一只小鸟，

振翅轻拍，

不想被捉住

我的小马

是风中的一棵小树，

迎风摇曳，

不愿被折损

我的小马

是大海中的一朵浪花，

荡涤污浊

不会被阻挡

——这是白求恩年轻时候写的一首小诗。到了1939年，在晋察冀军分区，白求恩与别人提起这首诗的时候，几乎所有人都知道，那个外国老头想家了，而且此时白求恩带来的药品也快用完了。1939年夏天，白求恩提出要回国一趟，去争取更多援助和组织更多药品，但他并没有走成。1939年10月底，日军突然出动了5万兵力猛攻晋察冀，并且配备了自从战争在边区开始以来数量最多的坦克和飞机。