民国27年（1938）8月，大青山抗日支队进入武川县。同年11月，绥远省委书记白如冰等从伊克昭盟（今鄂尔多斯市）来到大青山。绥远省委机关驻武川县大南沟，大青山抗日游击支队李井泉等驻大滩等地。12月，建立中共归武工作委员会。民国28年（1939）8月，中共绥远省委决定，以武川县城为中心，将武川县一分为四。以归绥至武川公路为界，路东北成立武川县，路东南成立归武县，路西北成立武固（阳）县，路西南成立武归县，开展对日伪的游击战争。

民国31年（1942）7月，在日军大扫荡时，武川县境内的井儿沟、得胜沟曾是大青山抗日根据地党政军领导机关的驻地。民国34年（1945）8月16日，武川县城解放。8月26日，国民党傅作义部占领武川县城。10月5日，贺龙部队再度解放武川县城，10月6日，武川县人民政府成立（郝秀山任县长）。后武川县被国民党军队占领。民国36年（1947）8月，武川县政府属绥远省第一行政区督察专员公署管辖。