按照时间顺序，分为初建时序列和整军后序列进行介绍。
一、初建时序列
1938年12月27日，中共中央决定成立八路军山东纵队，以统一指挥山东各地起义武装(不含冀鲁边及鲁西北地区)，隶属集总。辖第二、第三、第四、第五、第六、第八、第九、第十二支队，挺进支队，陇海南进支队，苏鲁人民抗日义勇队第一总队和两个直属团，加上机关、学校，共2.45万余人。指挥张经武，政治委员黎玉，副指挥王建安，参谋长王彬，政治部主任江华，供给部长马馥堂、冯平，卫生部长白备伍。山东纵队的成立，标志着山东人民起义武装已由若干分散的游击队，成长为在战略上能统一指挥的游击兵团。
第二支队 由八路军山东人民抗日游击第二支队编成，辖第一、第二、第三营。司令员刘涌，政治委员景晓村，政治部主任李仲林。
第三支队 由八路军山东人民抗日游击第三支队编成，司令员马耀南，政治委员霍士廉，副司令员杨国夫，政治部主任鲍辉。辖第七团，团长马晓云，政治委员马千里；第十团，团长李人凤，政治委员陈兴、罗文华；特务团，团长潘建军，政治委员孙正。
第四支队 由八路军山东人民抗日游击第四支队编成。司令员廖容标，政治委员林浩，副司令员赵杰，参谋长王彬，政治部主任周赤萍。辖第一团，团长程绪润，政治委员刘居英；第二团，团长单洪，政治委员汪洋；第四团，团长廖容标(兼)，政治委员姚仲明(兼)。
第五支队 由八路军山东人民抗日游击第五支队编成，司令员高锦纯，政治委员宋澄，副司令员吴克华，参谋长赵锡纯，政治部主任宋竹庭。辖3个旅。第十九旅，旅长高嵩，政治委员宋竹庭，参谋长王瀛洲，政治部主任李丙令，辖第五十五团，团长李华，政治委员常青；第六十一团，团长赵一萍，政治委员刘仲华；第六十三团，团长于得水，政治委员张玉华。第二十一旅，旅长郑耀南，政治委员李耀文，政治部主任张加洛，辖第六十二团，团长郑耀南(兼)，政治委员李耀文(兼)；第六十四团，团长陈龙飞，政治委员翟瑞甫。第二十五旅，旅长刘万岭，政治委员柳运光，政治部主任沈阳，辖第六十五团，团长李肇启，政治委员王云九。不久，刘万岭阴谋叛变，第二十五旅番号撤销，第六十五团直属第五支队领导。
第六支队 由山东人民抗日游击第六支队编成，司令员刘海涛，政治委员张北华，副司令员何光宇，政治部主任李冠元，参谋主任马继孔。辖第一团，团长陈伯衡，政治委员刘星；第二团，团长曹洪胜，政治委员张潭；第三团，团长于会川，政治委员李文甫；独立团，团长武圣域，政治委员马亚鲁。
第八支队 指挥马保三，政治委员张文通，副指挥胡奇才，参谋长杨志雅，政治部主任赖萍(艾萍)，辖第一团，团长李福泽，政治委员张子明；第三团，团长何凤池，政治委员于晓峰；第五团，团长魏培德，政治委员王永周。
第九支队 1938年12月，进步人士王麟阁(王林肯)在共产党帮助下，于安丘、莒县边区组建八路军第九支队，司令员王麟阁，政治委员傅骥。
第十二支队 1938年11月以山东人民抗日游击第四支队第二团与临沂、费县地区收编之游杂武装编成。支队长董慕仲，政治委员张刚，副支队长钱钧，政治部主任董少白。
苏鲁人民抗日义勇队第一总队 总队长张光中，政治委员李乐平，参谋长韩文一，政治部主任梁度世。
挺进支队 由苏鲁人民抗日义勇队第二总队编成。支队长李贞乾，政治委员郭影秋，副支队长李发。
陇海南进支队 由邳县青年救国义勇军改编。司令员钟辉，政治委员钟辉(兼)，副司令员梁海波，政治部主任李浩然。辖第一、第二营。
特务团 由津浦支队1个营与第三支队、第八支队各一部编成，团长陆升勋，政治委员薛绍庚、王云生。
临郯独立团 由临沂、郯城一带青年抗日救国义勇队改编。团长薛浩，政治委员唐涛、韩去非。
二、整军后序列
1.第一期整军
1939年2月11日，中共北方局和集总发出第一期整军训令，规定山东纵队选定基础条件较好的部队，整理3个基干团，作为山东的主力部队。根据集总计划，山东纵队于2～5月，开展以整编和部队建设为中心的第一期整军运动。这次整军，侧重于部队的巩固和正规建设。为了对外缩小目标，大部分支队取消团一级机构，并着手建立比较正规的供给、卫生工作制度；同时，在纵队和支队两级成立后方司令部，以加强地方武装和人民武装工作的领导。第一期整军后的序列为：
第二支队 由原第五支队第六十一团与原第十二支队编成。司令员吴克华，政治委员阎世印。
第四支队 编为1个团(对外仍称支队)，将原第一、第二、第四团依次改编为第一、第二、第三营。司令员廖容标，政治委员胡奇才，副司令员赵杰。
第五支队 撤销旅一级机构，部队缩编为第十三、第十五团，另3个直属营。司令员高锦纯，政治委员宋澄，副司令员吴克华，参谋长赵锡纯，政治部主任于眉。第十三团，团长梁海波，政治委员蔡雍泉；第十五团，团长李希孔，政治委员张子明。
第八支队 第八支队与原第二支队、第九支队合编为1个基干团，对外仍称第八支队。
第三、第六支队，苏鲁人民抗日义勇队第一总队，陇海南进支队，均未整编。
挺进支队与进入湖西地区的八路军一一五师三四三旅六八五团合编为苏鲁豫支队，脱离山东纵队建制。
2.第二期整军
1939年6月23日，集总发出第二期整军训令。中央军委总政治部指示一一五师派干部帮助整理巩固山东纵队。8月，山东纵队整军开始，12月结束，共整理4个团；并组建第九支队。第二期整军后的序列为：
第一支队 由第八支队改称，辖3个营。司令员马保三，政治委员周赤萍，副司令员钱钧，参谋长杨志雅，政治部主任艾萍。
第二支队 1939年10月4日，中共山东分局决定，将津浦支队拨归山东纵队建制。津浦支队与原第二支队合编为新的第二支队。司令员孙继先，政治委员潘寿才，参谋长刘国柱，政治部主任孔繁彬。
第三支队 将原特务团、第十团、第七团依次缩编为第一、第二、第三营。司令员杨国夫，政治委员徐斌洲，副司令员李人凤，参谋长鲍剑寒，政治部主任陈楚。
第五支队 除原有的第十三、第十五两个团外，10月将黄县、掖县、东海独立营合编为第十四团。团长李希孔，政治委员张子明。
第九支队 以山东纵队特务团与第一支队第二营编成，司令员刘海涛，政治委员刘其人。
第四支队 和陇海南进支队同前。
根据中共山东分局10月4日的决定，山东纵队将第六支队和苏鲁人民抗日义勇队第一总队拨归八路军一一五师建制。
3.第三、四期整军
1940年1日，山东纵队举行第一次党代表大会，决定2～5月进行第三期整军。2月，集总发布整军训令，决定1940年全军分两期再整理50个团，其中分配山东纵队7个团。
8月29日，八路军第一纵队(山东纵队)发出关于山东纵队第四期整军计划，要求年内将主力支队扩充至5.4万人，并发展县、区、乡武装，实现全部主力支队正规化，军区武装基干化。
经过第三、第四期整军，到1940年12月底，山东纵队的序列为：
第一旅 由第一支队第一、三营与第四支队第一、二营编成。旅长王建安(兼)，政治委员汪洋、周赤萍，副旅长廖容标、胡奇才，参谋长钱钧，政治部主任周赤萍(兼)。辖第一团，团长李福泽，政治委员王文轩；第二团，团长吴瑞林，政治委员李伯秋；第三团，团长陈明、王吉文，政治委员陈宏；第四团，团长刘毓泉，政治委员王文介。
第二旅 由第二、第九支队编成。旅长孙继先，政治委员江华(兼)、王叙坤，副旅长刘海涛，政治部主任孔繁彬，参谋主任刘国柱、来光祖。辖第四团，团长王永禄、赖辉，政治委员杨道和、刘仲华；第五团，团长刘涌，政治委员刘仲华、李振邦；第六团，团长马耀伦，政治委员王建青。
第三旅 由第三支队编成。旅长许世友，政治委员刘其人，副旅长杨国夫，政治部主任徐斌洲，参谋处长马千里。辖第七团，团长郑大林，政治委员孙正；第八团，团长谭祖本、罗少卿，政治委员李曼村；第九团，团长赵寄舟、许云轩，政治委员岳拙元。
第五旅 由第五支队编成。旅长吴克华，政治委员高锦纯，参谋长赵一萍、贾若瑜，政治部主任高锦纯(兼)。辖第十三团，团长李绍桥、卢福山，政治委员苏晓风、李丙令；第十四团，团长于得水，政治委员雨晴、李华；第十五团，团长梁海波、王奎先，政治委员李丙令、雨晴。
第一支队 由沂蒙区基干武装编成。司令员胡奇才，政治委员王子文，副司令员王兆祥、陆升勋，政治部主任李建梓，参谋主任吴奎文。辖第一团，团长刘怀文，政治委员李志南；第二团，团长杨万兴、袁健，政治委员金辉；第三团。
第四支队 司令员赵杰，政治委员王一平，副司令员徐化鲁，参谋长程绪润，政治部主任李枚青。辖第一团，团长单洪，政治委员石新；第二团，团长叶声，政治委员薛绍庚、陈奇。
第五支队 原第五支队改编成第五旅后，原第三军区改称新的第五支队。司令员王彬，政治委员王文，副司令员高嵩，政治部主任仲曦东，参谋处长胡铁生。辖第一团，团长周光，政治委员张寰旭、张旭东；第二团，团长孙端夫(兼)，政治委员蔡雍泉；第三团，团长张怀忠，政治委员王檐雨。
独立支队(即蒙山支队) 支队长邵子厚，政治委员朱则民(兼)。
特务第一团 团长李发，政治委员张玉华。
特务第二团 团长王吉文，政治委员刘涛。
陇海南进支队 司令员钟辉，政治委员韦国清，参谋长张炯，政治部主任韦国清(兼)。根据中央军委1940年8月21日的决定，该支队拨归新四军建制。
4.第五期整军
1941年4月15日，山东纵队发出第五期整军计划，要求彻底完成全部正规化。体制上的变化主要是以第一旅第三、第四团和第四支队第三团及大崮独立团编成第四旅，辖4个团。旅长廖容标，政治委员汪洋，副旅长赵杰，参谋长刘国柱，政治部主任欧阳文。第十团，团长陈明，政治委员陈宏；第十一团，团长刘毓泉，政治委员王文介；第十二团，团长石新，政治委员胡寅；独立团，团长袁健，政治委员余宏。
5.建立军区、军分区
在整军期间，为加强对地方武装的领导，先后建立了军区、军分区。
第一军区(亦称大鲁南军区)1939年7月成立，隶属八路军第一纵队(山东纵队)。辖6个军分区。司令员刘海涛，政治委员林浩，政治部主任刘其人。1940年10月，第一军区番号撤销，机关并入第一纵队。
第一(泰山)军分区 1939年7月成立。司令员赵杰，政治委员夏骧人，副司令员吴瑞林，参谋长程绪润、单洪，政治部主任李枚青。第二(鲁沂)军分区 1939年7月成立。司令员陆升勋，政治委员王子文，参谋长吴奎文，政治部主任李建梓。第三(尼山)军分区 1939年7月成立。司令员胡大荣、邝任农，政治委员宋子成、邝任农，参谋长张少溪，政治部主任靳怀刚。第四(鲁南)军分区 1939年7月成立。司令员杨信，政治委员李乐平，副司令员张浩、张炯，参谋长张炯，政治部主任孙哲。第五(鲁东南)军分区 1939年7月成立。司令员刘涌，政治委员高克亭，副司令员谢辉。第六(清河)军分区 1939年9月成立，对外称第三支队后方司令部。司令员马千里，政治委员景晓村，参谋长许云轩，政治部主任毕秀清。
第二军区(亦称鲁西军区) 1939年8月成立，隶属八路军第一纵队(山东纵队)，由一一五师兼管。始由一一五师独立旅兼，继由三四三旅兼(详见一一五师入鲁初期序列)。
第三军区 1939年8月，胶东区党委军事部改建为第三军区，隶属八路军第一纵队(山东纵队)。司令员王彬，政治委员王文，参谋处长胡铁生，政治部主任仲曦东。1940年9月，原第五支队改编为第五旅后，第三军区改编为山东纵队新的第五支队。第二军分区，1939年9月，蓬黄战区指挥部改称第三军区第二军分区。司令员孙端夫、曹漫之，政治委员王夷藜。1940年3月，第二军分区改称北海指挥部，司令员孙端夫、张寰旭、孙纯林、王檐雨，政治委员王夷藜，副司令员张东林，政治部主任尹瑞夫、王介。1941年8月改归第五旅领导。
东海指挥部 1940年3月成立。司令员于克恭、孙端夫、李发，政治委员于克恭(兼)、梁辑卿、蔡雍泉，副司令员于得水，政治部主任张军。1941年8月改归第五支队领导。
西海指挥部 1940年6月成立。司令员李肇启、王檐雨、田侯山，政治委员丛光烈、于寄吾，副司令员田侯山，政治部主任姜克。1941年8月改归第五旅领导。
南海指挥部 1941年11月，南海区军事部改建为南海指挥部，归山东纵队第五旅领导。司令员孙春霖，政治委员刘宿贤，副司令员肖镜海，政治部主任李铁民、张益民。
原文始发于微信公众号（嬴牟大汗）：抗战时期八路军山东纵队建制沿革情况