这一仗打得十分漂亮，全歼来犯日军，部队在打扫战场时，在一个洼地里发现了长田敏江的尸体。梁山战斗创造了我军在平原地区同敌军数量相等，在装备上处于劣势的情况下，全歼日军一个大队的模范战例，提高了一一五师坚持平原游击战的信心和勇气。
梁山战斗的胜利，震动了鲁西，传遍了山东。不久，中央军委发来贺电，表扬参战部队。蒋介石也发来一封嘉奖电报，还送来3万元表示慰劳。梁山战斗后，日军有关部门还专门撰写了“陈光部作战研究”的小册子发至部队，供他们指导作战之用。这场战斗恢复了陈光因陆房战斗而一度下降的声望，也是陈、罗协同指挥作战的光辉典范。 同担责任，陈光淡出军事领导核心由于山东存在着一一五师和作为地方武装的山东纵队这两支平行的党的武装，山东抗日根据地的统一指挥问题一直得不到解决，中共中央最初决定由徐向前、朱瑞负责山东抗日根据地的统一指挥。徐向前离开山东返回延安后，朱瑞领导一一五师确实有困难，1940年7月18日，彭德怀致电毛泽东，建议山东暂由陈、罗统一指挥以等待林彪将来到山东作为领导核心。8月8日，中共中央复电表示同意:“分局、山纵、一一五师师部都应当靠拢，统一领导，一一五师有帮助山纵正规化之责任，陈、罗参加分局为委员，实际上统一军事领导。朱瑞多负分局责任，统一党政军的领导。”陈、罗负责军事和朱瑞负责山东分局，的确是无奈之举，山东党的主要领导人无法指挥军事工作，而一一五师首长由于不是山东党的主要领导而在指挥整个山东的部队方面也有困难。
这时，一一五师在山东出现的一些缺点、错误开始受到中共山东分局、“集总”的批评。1940年9月，一一五师在桃峪举行了为期3周的一一五师高干会议，陈光和罗荣桓主持会议。山东分局领导同志出席会议。在会议上，山东分局书记朱瑞以一一五师部分干部枪杀俘虏的南大顶事件为例，对一一五师提出严厉的批评，指责一一五师工作除卫生外无甚进步，如要进步需要前面有人拽后面有人推，云云。10月13日，“集总”也致电一一五师，对师领导提出严厉批评。一时间，陈、罗处境非常困难，两人互相鼓励，共担责任。
10月14日，罗荣桓致电中央军委和“集总”，承认一一五师领导“无能已极为严重”，建议徐向前和朱瑞兼任一一五师的师长和政委，陈光任副师长，萧华任政治部主任，自己则去学习或者到其他地区工作，以此保护陈光。10月18日，毛、朱复电陈、罗、萧，称一一五师的总路线是正确的，鼓励他们安心工作。同日，“集总”来电，声明以前批评一一五师的电报作废。
为解决山东抗日根据地的领导问题，党中央多次调整人事安排。1941年8月19日，中共中央书记处和中央军委决定:以分局会议为统一山东党政军民的领导机关，暂由朱瑞、罗荣桓、黎玉、陈光同志组成，朱瑞为书记；山东纵队归一一五师首长指挥，配合作战；山纵及一一五师合组为山东军政委员会，罗荣桓、黎玉、陈光、萧华、陈士榘、罗舜初、江华为委员，罗荣桓为书记。
