首先是火炮类。山炮2门，均为缴获品。其中一门是在晋西北七城之战时缴获的，另一门则是在滑石片战斗中缴获的日军山炮。由于损坏，双方拼凑后形成了一个山炮连。平射炮方面，有两门麦德森机关炮是从国民党手中获得的，组成了一个机关炮连；另外两门平射炮的型号未明，可能是缴获的步兵炮。由此，山炮和平射炮组成了一个炮兵营，由第120师师部直接掌握。至于迫击炮，通常装备在下属的步兵团，平均每个团只有一门，某些新成立的部队甚至没有迫击炮。而某些主力团则装备了较多的迫击炮，但数量上也多为两门，这仍然算是较为充足的配置。
在自动武器方面，重机枪的数量为59挺，平均每个团级单位只有两三挺。相比之下，国民党军的机枪连标准配备为6挺，日军的步兵大队机枪队通常配备8到12挺重机枪。如此对比，第120师的装备显得相对不足。大多数团将这少量重机枪与迫击炮组合成机炮连，由团部直接管理。少数主力团仍保有机枪连编制，但这些机枪连的规模通常较小。相对而言，轻机枪的数量要多得多，平均每个团有20至30挺，部分主力团甚至可以达到40挺，这使得步兵连内每个连队有3挺轻机枪可用。
至于冲锋枪，这一装备对于许多人来说可能显得有些意外，但实际上，在1920年代后期，太原兵工厂就开始大量仿造汤姆逊冲锋枪。晋西北地区的八路军不仅接收了晋绥军遗弃的武器，还有一些冲锋枪是从日军缴获后，经过伪军再转交到八路军手中。虽然这些冲锋枪的质量较差，且弹药保障不充分，但它们主要装备于各团的特务连。尽管如此，晋造冲锋枪的劣势仍显而易见。
在步马枪方面，数量超过了14000支，还有2000多支短枪。从数量上来看，这已算是比较充足的装备。虽然看起来每两名战士配备一支步马枪，但实际上，国内当时的军队编制并非人人都有枪。第120师的这些枪械基本满足了大部分战斗人员的需求。根据当时的统计，第120师的战斗人员共计20703人，而超过14000支步马枪足以使三分之二的战斗员拥有武器。此外，600支冲锋枪、五六百挺机枪以及数十门迫击炮的配置，也大大降低了没有武器的战斗员数量。
然而，尽管数量上有所保障，这些枪械大多都已经老旧，部分甚至是手工制作的土枪，而且弹药的口径各异，后勤保障也非常困难。在当时的战斗条件下，能够拥有枪械已经是非常幸运的事，许多战士对于这些老旧武器的使用并不挑剔，只要能发挥作用便足够了。
随着兵力和武器装备的逐步增强，第120师不仅能够独立承担整个晋西北的作战任务，还能调动兵力支援陕甘宁根据地的其他战斗。
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