1939年，抗日民族先锋队与冀东抗日联军整编为华北抗日联军，任副司令员。在这期间，他指挥了沿河战斗，击溃日军大岛大队，击毙奥村中队长。后所部改编为八路军冀热察挺进军第10团，白乙化任团长。改编后即率部参加了粉碎日军对平西抗日根据地10路围攻的战役，屡创日军，并在东胡林阻击战中击落敌机1架。1940年4月，为完成“巩固平西，坚持冀东，开辟平北”的战略任务，他率10团到密云潮白河以西地区，经大小100余次战斗，开辟丰（宁）滦（平）密（云）敌后抗日根据地。组建多支地方抗日武装，协助地方建立了党组织，领导丰（宁）滦（平）密（云）抗日军民开展了艰苦卓绝的敌后武装斗争。同年9月至11月，白乙化又及时返回内线，寻机打击撤退之敌，一举歼灭日军“常胜部队”哲田中队，取得了这次反“扫荡”的胜利。他指挥10团粉碎了日伪军对丰滦密的大“扫荡”，并在反“扫荡”中率部开辟新区，使丰（宁）滦（平）密（云）抗日游击根据地由初创时的4个区一下发展到8个区。为配合百团大战，白乙化两次出击平古路，破坏了敌人的交通线。由于白乙化智勇双全，能文能武，加上10团屡战屡胜，根据地迅速发展，丰滦密人民十分信赖和拥戴他，因而受到了晋察冀军区的表扬。

　　1941年2月4日，伪满道田讨伐队170余人沿白河向根据地进犯，白乙化率部在密云县-西山与敌人激战，毙俘敌117人，保卫了根据地。但在战斗即将胜利结束时，他被子弹击中头部牺牲。八路军冀热察挺进军在《告全军同志书》中指出，白乙化的牺牲“不但是八路军挺进军的损失，而且是中国共产党和中华民族的一个很大损失!”