1939年2月，刘志兰随中央巡视团到太行山巡视，代表中央妇委讲话，一下引起朱老总夫妇的注意。朱总司令很关心左权的婚事，多次和夫人康克清商量要给左权介绍个合适对象，但左权对女友要求高，回国10年一直独身。刘志兰有才有貌，能力超群，这回左权该满意了吧。果然朱老总一探口风，左权笑而不语——他也在想着刘志兰呢！
做媒的事，本应女同志去，但朱老总为保万全，亲自出马找刘志兰谈。老总问明刘志兰还没有男朋友后，就径直向他介绍左权，并说：“这事用不着多考虑啦！我看你二人彼此都不会有意见。”康克清也对刘志兰说：“像左副参谋长这样的人，这样的条件，怕你到别处再难找到第二个了。”
1939年4月16日，左权、刘志兰在八路军总部潞城北村结婚。左权极为珍惜自己的婚姻，对妻子呵护有加。不久刘志兰怀孕早期反应很历害，当时她住在北方局妇委，左权每天傍晚都抽空骑马从总部驻地去看她，百般抚慰，一直持续两个多月，这在行伍出身的高级将领中实不多见。总部和北方局机关的男同志都知道参谋长“爱老婆”，女同志都羡慕刘志兰有个体贴的丈夫。婚后一年，刘志兰就为年已35岁的左权生下了宝贝女儿左太北。左权将妻女接回总部，夜里亲自起身为女儿换尿布，做得比刘志兰还细致。
1940年8月，因筹划“百团大战”太忙，左权同意刘志兰带女儿回延安。但对妻女远离，他的心里是很舍不得的。刘志兰自幼丧父，家里又是女孩多，所以左权就成为她心目中兄长老师丈夫三位一体的人，情感上也非常依恋。她带孩子到延安后，先被安排在保育院工作了一段，这是她最苦恼的时期：离开延安时是自由的独身女干部，陕北公学分校教导员，回来时却因被几个月大的小太北捆住手脚，成了一个“保育员”。她给丈夫的信很多，其中不免有牢骚和埋怨。因为两人远隔，思夫心切的刘志兰情绪不稳，刚离开前线又想重返前方和丈夫在一起。左权百忙中给妻回信，反复说理解妻子的处境，不厌她的牢骚，每封信里都有“志兰，亲爱的！紧握你的手！……”等深情的话语。左权还详细描述了前方残酷的战斗生活，说每逢敌人扫荡女同志和小孩子是极受罪的，劝妻子安心。他写到：尽管我可能会越走越远，只要我俩的心紧紧靠在一起，一切就当没问题了！
在左权和刘志兰分别的21个月中，每有人去延安，左权都托人带给妻子一个包裹，内有信有物有钱。其中信11封(实为12封，1封丢失)，刘志兰保存了几十年，后转给女儿左太北，编入《左权将军家书》中。钱一般都是20-40元法币不等，皆为左权译著的稿费。物则有发给总部首长的一些营养品药品，都是从日军处徼获的，还有就是左权买给女儿太北的花布、毛线，托人做的小衣服等。左权自己发的新军裤2条，友人送的新大衣1件，也都舍不得穿用带给妻子。好多女同志都对刘志兰说：“左参谋长对你真是有情又有心啊！”
在刘志兰从延安给左权捎去的照片上，她本人憔悴不堪，穿着不合体的肥大军衣，可怀里的小太北却穿得齐整整，吃得胖乎乎，笑得甜密密。这给左权极大的抚慰。他在信中说：“花儿虽好，还需绿叶扶持。太北有妈妈的亲自抚养，我这当爸爸的最放心不过。”年轻的刘志兰精心照料太北说明了她对左权的深情。
左权牺牲的事，大家都不忍告诉刘志兰，她才25岁呀！当叶群将左权牺牲的传闻告诉刘志兰时，她差点当场晕倒！她跌跌撞撞跑到朱老总处，看到了彭总的电报“十字岭激战，总部被围，左权失踪”。她情绪激动地马上去问林彪战场“失踪”的涵意，尽管林彪百般解释开导，她已感觉噩耗是事实了！晚上她一人坐在窑洞外放声痛哭，山坡上一排排窑洞里的同志们都静静听着，谁也不知怎样去劝她。
刘志兰与左权婚后仅仅相处了一年多就永别了！刘志兰伤心欲绝，眼睛都哭坏了，同志们见了她都不知说什麽好。在朱总司令一再安慰鼓励下，刘志兰强忍悲痛，在延安《解放日报》撰文纪念左权：“为了革命我贡献了一切，包括我的丈夫。你所留给我的最深切的是你对革命的无限忠诚，崇高的牺牲精神，和你全部的不可泯灭的深爱。我将学习你继续你的遗志奋斗……”
刘志兰整整一年都精神恍惚，总不相信左权已经牺牲。每当前线有人回延安，她都会跑去看看有没有左权带回的信。一次次的失望让她一次次地痛哭着回来，她终于相信，丈夫是真的抛下了她和太北永远地去了！
刘志兰是一个很有个性的人，她从未想借丈夫英名的光环为自己谋取些什麽。渡过最悲伤的时日后，她就主动远离了丈夫生前的圈子，靠自己的能力努力工作。左权牺牲6年后，31岁的刘志兰重组家庭，但左权在她的心里永远是第一位。
解放后，左权的养子(由左权母亲做主将左权兄长的男孩过继给左权为子)来京找到刘志兰，刘志兰亦精心照料，把孩子送进人民大学。左权老家有事，都找刘志兰，刘志兰都尽心负责地办好。在乡亲们心中刘志兰永远是左家的媳妇。太北结婚后，为纪念父亲，为第一个孩子(女孩)起名“左湘”，刘志兰非常高兴。在左湘2岁时，她接孙女到身边亲自抚养，一直到孩子6岁该上学了，她才将孩子送回太北身边。此后她每月都要给太北寄钱，抚养左权将军的第三代。