以后，卡尔逊作为军事观察员，被美国政府正式派驻延安，毛泽东与他进行了两次长谈。卡尔逊在日记里写下了他对毛泽东的印象：

　　“这是一位谦虚的、和善的、寂寞的天才，在黑沉沉的夜里不懈地奋斗着，为他的人民寻求着和平与公正。

　　是他提供了中国现代的自由思想和基础，以非凡的组织能力建立了现在的中国共产党机构的基础……他的卓越洞察能力，使山西、河北的抗战方式如此有效地抵消了日本的现代化武器的优势。”

　　他对中国共产党给予了高度的评价，指出这是一个充满朝气和自豪感，是一个坚强、坦率、具有自我批评精神、统一、廉洁和民主并且受到人民爱戴的政党，“所以农民给予支援，参加共产党的军队，同他们一道作战，因为他们确信，共产党在为他们的利益而战，因为共产党通过改善农民的社会、政治和经济状况使他们确立了这样的信念。这才是对于共产党军队表现出这样大的民众号召力的惟一合乎情理的解释。”

　　卡尔逊也曾两次由八路军总部派到模范抗日根据地晋察冀边区考察，并受到了聂荣臻司令员的热情接待。他第一次去，是在1937年12月底到1938年2月，由周立波同志陪同，在晋察冀边区考察访问了近50天。周立波同志日后还根据此行写了一本《晋察冀边区印象记》。在历时50天的考察访问中，他们步行和骑马走了2500里路，两次穿过敌人的封锁线，走遍了河北北部、中部的大部分地区，特别参观了冀中根据地的民兵和部队，还采访了日本俘虏。

　　卡尔逊后来回忆说：“这是一次艰险的长途旅行”，也是“一种十分有趣、十分宝贵的经历。”在五台山金刚库，聂荣臻司令员接见了他，他俩一直谈了大半夜，气氛十分融洽。卡尔逊向聂司令员提了许多问题，诸如“八路军能不能在敌后坚持住?”“枪支和弹药怎样补充?”“怎样对付日军的扫荡?”“游击战争怎样开展?”对这些问题聂司令员都给予了他满意的答复。

　　这些令卡尔逊非常感兴趣。他对聂司令员说：“我参加过第一次世界大战，那无非是蹲在战壕里打枪打炮，你打过来，我打过去。我们这些士兵都像机器人一样，根本不动脑子，枯燥得很。你们这种搞法，实在有味道，很有斗争艺术，一面打仗，一面考虑许多问题，不单着眼于军事，还搞政治、搞经济、搞文化，这是我从来没见过，也是从来没有听说过的。”一年后，即1939年，他又第二次来到晋察冀。他看到八路军经过一年多的艰苦斗争，不仅在敌后牢牢站住了脚，还创建了一个蓬蓬勃勃，处处充满新气象的抗日根据地。他对八路军建立根据地、进行游击战争的做法非常佩服。他说，我从晋察冀学到了许多新的军事思想，我也要这样搞。

　　在延安和各抗日根据地，卡尔逊先后会见了朱德总司令和任弼时、左权等领导人，也曾会见了刘伯承、徐向前、张浩(林育英)、薄一波、陈赓、陈锡联、徐海东、聂荣臻、贺龙、关向应、林彪等八路军将领。他在给罗斯福总统的信中说：“我发现这个集团的成员(指第十八集团军领导人)总是诚实、可信、不推诿、不拖拉……他们在道德方面极端节制，经常进行自我批评，并邀请别人批评他们。”

　　在评价八路军时，他说：“我认为它是中国最完整的政治团体。这支军队发展了一整套军事战术，它与中国其他任何军事力量采取的战术都迥然不同，并且对外国军队来说也确是陌生的。”“他们在他们的‘启蒙’中反复灌输乐于奉献的精神。”卡尔逊相信“这支军队在十年中击败了强大的国民党军队，也使它能赢得对日作战的胜利，而中国的其他军队则做不到。”他还指出：“在这样的一场战争中，中国会是我们的盟友。”这些观点，都表现了卡尔逊的远见卓识。