抗日战争全面爆发后，国共两党开始合作抗日，经过艰苦谈判，陕北一带的红军主力改编为八路军。红二方面军和陕北红军一部合编为八路军120师，原方面军总指挥贺龙出任师长，原方面军副总指挥萧克出任副师长。当时120师下辖358旅和359旅，旅长分别为张宗逊和陈伯钧，全师总兵力14000余人。
部队改编完成后，贺龙就率部上了前线。但他只带走了358旅全部和359旅一部，359旅剩余的部队则由旅长陈伯钧率领留在了陕甘宁边区，保卫边区的安全。部队开到前线后，又分成了两路，贺龙率领358旅来到晋西北和日寇作战，359旅副旅长王震则带着717团来到了五台一带开辟抗日根据地。
晋西北土地贫瘠，物产有限，老百姓的生活比较困难，八路军的后勤补给和兵员扩充都很艰难，这也是120师没有另外两个主力师发展迅猛的一个重要原因。1938年冬季，贺龙和政委关向应率领120师主力6400多人离开晋西北，前往冀中发展。冀中物产丰富，人口也比较多，而且这里还有吕正操率领的八路军第3纵队在活动，有很好的群众基础。
贺龙率部来到冀中后不久，就成立了120师独立第一旅，看到旅长的名字后，不少人心中多少是有点不服气的。那么贺龙当时任命的旅长是谁呢？他就是高士一。可能不少朋友都没有听说过这个名字，但在冀中一带，高士一的名声却很响亮。他的父亲高隆基是当地有名的士绅，家中有良田40顷，有不少长工和雇农帮助高家种地。
除此之外，高家还办有砖瓦场、木炭场和煤场等厂矿，并有几十条船往返于保定和天津之间跑运输。高隆基育有四个儿子，高士奇排行第四，人称高四爷。由于家境优渥，他从小就接受了比较好的教育。而且和那些为非作歹的地主恶霸不同，高士一心地善良，乐善好施，经常帮助那些生活困难的乡亲们，因此在当地有很好的名声。
后来高士一进入国民政府任职，担任了河北省的河务委员。任职期间，为了防范水患，他做了大量卓有成效的工作，受到了老百姓的一致好评。当时国民党不少官员贪污腐败，一些人还把手伸到了高士一管理的河务上，打算从他这里捞一点油水，结果被高士一严词拒绝。
之后他开始受到排挤，一气之下，高士一辞职回到高家场闲居。抗日战争全面爆发后，河北很快沦陷。日寇在沦陷区内烧杀抢掠，无恶不作。为了反抗日寇的暴行，高士一散尽家财，拉起了一支队伍。不久后这支队伍编入了吕正操率领的河北人民自卫军，高士一被委任为第五路军司令。
1938年夏季，吕正操所部被改编为八路军第3纵队，吕正操任纵队司令并兼冀中军区司令。高士一带领的第五路军被改编为第3纵队独立第一支队，他出任支队司令。贺龙率120师主力来到冀中后，受到了吕正操的热烈欢迎，并把手下主要将领一一向贺龙做了介绍。
当介绍到高士一的时候，贺龙握着他的手说：“你在民族危亡之际投身革命，在共产党的领导下组成第五路军，是有功之臣。我贺龙一生很少服人，但对你我是很佩服的！”贺龙的大名在当时可谓人人皆知，他对高士一的评价如此之高，令高士一万万没有想到，同时心中也十分激动。
不久后高士一所部和120师715团合编为独立第一旅。那么该由谁来出任旅长呢？在一般人看来，时任715团团长的王尚荣是最合适的人选，他是经过长征考验的老革命，指挥打仗很有一套。当时冀中由于战略地位十分重要，因此经常受到日寇的进攻。在这种情况下，独立第一旅是要经常和日寇作战的。
论指挥才能，高士一显然无法和王尚荣相比，而且他是大地主出身，缺乏红军时期的经历。这几点原因相加，导致不少人对他出任独立第一旅的旅长心中不服。贺龙得知后，亲自出面做工作，向大家介绍了高士一在冀中抗战中所做的重要贡献。而且高士一在冀中士绅们当中有很高的威望，由他出任独立第一旅的旅长更有利于联合当地的士绅们一起抗日。
经过贺龙的解释后，众人才明白了他的良苦用心，而且对高士一散尽家财拉队伍抗日也很佩服。之后高士一坐稳了独立第一旅旅长的位置，并率部跟随贺龙在冀中和晋西北等地多次与日伪军激战，表现十分不俗。1942年，王震率领359旅奔赴南泥湾垦荒，陕甘宁边区的防御力量受到了不小的影响。
为了弥补359旅留下的空缺，就需要另调一支部队来保卫边区。毛主席经过考虑后，把这个任务交给了高士一的独立第一旅。这是对高士一和独立第一旅的高度肯定和充分信任。能担负如此艰巨和光荣的任务，高士一心中十分激动。保卫边区期间，毛主席多次接见高士一，给了他许多勉励。
359旅在南泥湾垦荒取得了极大的成果，不仅解决了边区的吃饭问题，而且粮食还有剩余。此时边区还需要其他物资，由于日寇和胡宗南的双重封锁，商人很难进到边区。此时高士一利用自己过去的关系，在边区和胡宗南部的交界处搞起了物资互换贸易，为陕甘宁边区搞来了不少急需的物资。高士一还因此受到了毛主席的表扬。抗战胜利后，高士一又参加了解放战争。1955年大授衔的时候，由于他已经不在军中任职，因此没有获得军衔。