1940年的夏秋，中國全面抗戰進入第四個年頭，八路軍的迅猛發展，敵後抗日根據地的不斷鞏固和擴大，抗日遊擊戰的積極展開，沉重打擊了侵華日軍。於是，日本在加緊對國民黨政府進行政治誘降活動的同時，把進攻的矛頭重點指向八路軍，在華北地區實行以“鐵路為柱、公路為鏈、碉堡為鎖”的“囚籠政策”，加緊推行“肅正建設計劃”，企圖分割、封鎖、摧毀華北各抗日根據地，鞏固其佔領區。
為粉碎華北日軍的全面進攻，打破其“囚籠政策”，爭取華北抗日戰局更有利的發展，遏制國民黨妥協投降的傾向，並影響全國抗戰局勢的好轉，八路軍總司令朱德和副總司令彭德懷，決定集中八路軍第120師、第129師和晉察冀軍區部隊，以破壞華北敵佔交通線和據點為重點發起大規模進攻戰役。戰役發起後，我軍參戰兵力迅速增至105個團，因此，彭德懷在上報中央軍委的電報中最先使用了“百團大戰”名稱，故又稱“百團大戰”。
打破“囚籠”：為粉碎日軍的全面進攻，爭取華北戰局的有利發展，八路軍總部發出百團大戰的命令……
8月8日，八路軍總部正式下達《戰役行動命令》，具體規定了各部隊的作戰任務。
按照八路軍總部的作戰部署，百團大戰進攻戰役首先從正太路發起，而後擴充套件至山東以外的整個華北地區和主要交通線。主要包括：冀察全境、晉綏大部和熱河南部地區；正太、平古鐵路全線；安陽以北的平漢鐵路；德州以北的津浦（天津—浦口）鐵路；臨汾以北的同蒲鐵路，歸綏以東的平綏（今北京—包頭）鐵路，北寧（今北京—瀋陽）鐵路的山海關至北平（今北京）段，白晉（白圭—晉城）鐵路的平遙至壺關段，以及正在修築的德石（德州—石家莊）鐵路、滄（州）石（家莊）公路等。
在這些地區和交通線，共駐有日軍3個師團的全部、2個師團的各2個聯隊、5個獨立混成旅團的全部、4個獨立混成旅團的各2個大隊、1個騎兵旅團的2個大隊，共20餘萬人，飛機150架，另有偽軍約15萬人。
我軍參戰兵力，計晉察冀軍區39個團，第120師（含山西抗敵青年決死隊第2、第4縱隊等）20個團，第129師（含山西青年決死隊第1、第3縱隊等）46個團，共105個團，約20餘萬人。此外，還有許多地方游擊隊和民兵支援參戰。
破擊正太路：八路軍主力在日軍交通幹線上發起大規模攻勢作戰，三路出擊，陷敵於癱瘓之中……
正太鐵路穿越太行山，全長231公里，連線平漢、同蒲兩鐵路，是日軍在華北的重要戰略運輸線之一。正太路一旦被毀，山西境內日軍的給養補充和掠奪戰略物資的外運將發生極大的困難。因此，日軍一直以重兵把守。
8月20日20時，是中國抗日戰爭歷史風雲中一個特殊的時刻。在八路軍總部駐地太行山腹地的王家峪，彭德懷發出戰鬥號令，正太路破擊戰準時打響。按照八路軍總部的戰役部署，此次破擊作戰分三路同時進行。
第1路在晉察冀軍區司令員兼政治委員聶榮臻的指揮下，以18個步兵團、1個騎兵團、2個騎兵營、3個炮兵連、1個工兵連、5個游擊隊，分別組成左、右和中央3個縱隊、牽制部隊和總預備隊，破擊正太鐵路陽泉至石家莊段。
第2路在第129師師長劉伯承和政治委員鄧小平的指揮下，以10個步兵團、3個獨立營、4個工兵連，分別組成左翼隊、右翼隊、總預備隊和平（定）和（順）支隊，破擊正太鐵路的陽泉至榆次段。同時對平漢鐵路元氏至安陽段、同蒲鐵路榆次至臨汾段、白晉鐵路平遙至壺關段以及邯（鄲）長（治）公路等，也作了相應的破擊部署。
經數日連續戰鬥，第129師部隊先後攻克了正太鐵路線上的蘆家莊、和尚足、馬首、桑掌、鐵爐溝、上湖、燕子溝、坡頭、狼峪、張淨、冶西、落摩寺等據點及車站多處。至此，除壽陽、陽泉等少數城鎮，正太鐵路西段基本為我控制。隨後，我軍在廣大參戰群眾積極協助下，對攻克的鐵路、橋樑、隧道進行了大規模破壞，使正太鐵路西段陷於癱瘓。
第3路在第120師師長賀龍、政治委員關嚮應的指揮下，集中20個團的兵力在同蒲鐵路北段兩側一些主要路口展開大規模破擊戰。至8月31日，先後攻克了北龍泉、康家會、豐潤村、陽方口等多處據點。為了拔除該段鐵路線上日偽軍的重要據點五寨城，第120師派出精幹人員組成奇襲隊，化裝潛入城內。於正午時刻，以給敵哨兵送水為由，幹掉哨兵，開啟城門，裡應外合奇襲五寨城，共殲滅日偽軍800餘人，切斷了同蒲鐵路北段和忻縣至靜樂、汾陽至離石、太原至汾陽等公路。
9月2日，日軍第36、第37師團和獨立混成第4、第9旅團各一部，共8000餘人，合擊正太鐵路南側安豐、馬坊地區第129師。該師以4個團兵力英勇抗擊敵人，斃傷其200餘人，掩護了師領導機關的安全轉移。9月6日，上述4個團在榆社西北雙峰地區將日軍1個大隊包圍，經過一晝夜的激戰，殲其大隊長以下400餘人。同日，第385旅在張建地區設伏，重創向遼縣撤退的日軍。
在此期間，晉察冀軍區乘日軍集中兵力向正太鐵路南側反擊，北側較為空虛的時機，以主力4個團，主動向盂縣周圍之敵出擊，收復了會里、上社、下社等6個據點，殲敵200餘人。
9月上旬，活動於正太鐵路東段的晉察冀軍區第3團和第4軍分割槽特務營等部，再度襲擊了娘子關和井陘煤礦，有力地牽制了敵人。由於晉察冀軍區主力在盂縣地區積極行動，向正太鐵路南側反擊的日軍獨立混成第4旅團主力，從9月5日起，被迫陸續回撥壽陽、陽泉、盂縣地區，並向晉察冀軍區部隊反擊。與此同時，第120師對同蒲鐵路忻縣至太原段的破擊，也使敵人難於繼續從該線抽調兵力增援正太鐵路。在此情況下，八路軍總部為休整部隊，以利再戰，決定於9月10日結束第一階段作戰。
八路軍在第一階段作戰中，由於戰役部署周密，準備充分，部隊行動迅速，突然而猛烈地破擊了日軍佔領的交通線，使日偽軍聯絡中斷，交通癱瘓，猝不及防，陷入被動挨打、一片慌亂之中。
擴大戰果：以攻佔交通線兩側和摧毀深入我根據地內的敵據點為重點，進行攻堅作戰，連續破擊……
第一階段戰役結束後，八路軍總部為不給敵以喘息之機，決定連續作戰，以攻佔交通線兩側、摧毀深入抗日根據地內的日偽軍據點為重點，繼續擴大第一階段的戰果，於9月16日發出第二階段作戰命令，具體部署是：
晉察冀軍區以開啟邊區西北局面為目的，集中主力破擊淶（源）靈（丘）公路，奪取淶源、靈丘兩城，並以主力一部於同蒲鐵路東側，積極配合第120師作戰；第120師以截斷同蒲鐵路北段交通為目的，集中主力徹底破壞同蒲鐵路寧武至軒崗段；第129師重點破擊榆（社）遼（縣）公路，並以收復榆社、遼縣（今左權縣）為目的，進行榆遼戰役，並以主力一部破擊白晉鐵路北段。
晉察冀軍區部隊發起淶靈戰役。駐淶靈地區之敵為日軍駐蒙軍獨立混成第2旅團（司令部駐張家口）和第26師團（司令部駐大同）各一部共1500餘人，另有偽軍1000餘人。晉察冀軍區首長決心先奪取淶源縣城，並拔除縣城附近各據點。
具體部署是：以5個步兵團、2個遊擊支隊、1個騎兵營、1個特務營組成右翼隊，實施淶源地區作戰；以2個步兵團、1個遊擊支隊組成左翼隊，首先準備阻擊靈丘、廣靈、蔚縣方向可能增援淶源之敵，爾後在右翼隊協同下，向靈丘及其附近敵據點發起攻擊；以1個步兵團為總預備隊。9月22日22時，在淶源戰役發起的同時，第3團在團長邱蔚、政治委員鄧經緯的指揮下，向東團堡發起進攻，激戰至23日拂曉，佔領東團堡西側饅頭山陣地。此時，日軍施放毒氣進行反擊，第3團進攻受挫。入夜後，第3團再次發起攻擊，與日軍展開近戰、夜戰、白刃格鬥，使其無法再施放毒氣。幾經血戰，攻克東團堡外圍陣地，日軍退守核心陣地，頑抗待援。24日20時，第3團再次攻擊，因日軍再次施放毒氣和我攻堅傷亡過重，開始轉為圍困作戰。25日下午，日軍開始焚燒據點內的糧食、武器，企圖拼死突圍。見此情況，第3團再次發起猛攻，殘敵20餘人見突圍無望，援兵不到，被迫燃火自焚。此戰從23日至26日，全殲日軍170餘人，我軍共攻克淶源外圍據點10餘處。
10月7日至9日上午，左翼隊在右翼隊一部配合下，於靈丘、渾源一線，先後攻克南坡頭、搶風嶺、青磁窯等日軍據點。9日下午，大同日軍千餘人增援至渾源，並繼續向靈丘地區進犯。同時，在易縣、保定、定縣一線，也發現大量敵人活動。聶榮臻司令員審時度勢，果斷決策，於10月10日結束了淶靈戰役。此役共進行了18天，殲敵1100餘人，我軍亦付出較大傷亡。
第129師發起榆遼戰役。駐榆遼地區之敵為日軍獨立混成第4旅團1個大隊，另有2個大隊駐和順、昔陽、榆次之間，與榆遼地區之敵相互呼應。日軍主要守備榆遼公路，企圖使這條公路經武鄉向西南伸展，與白晉鐵路相連，以達其分割我太行北部地區的目的。為打破日軍的企圖，第129師在劉、鄧首長指揮下發起榆遼戰役。
9月23日23時，榆遼戰役正式打響。在第386旅進攻榆社時，守敵400餘人在飛機掩護下，依據城牆，負隅頑抗。旅長陳賡指揮部隊3次強攻不下，改用挖坑道逼近城牆，實施坑道爆破，炸開缺口，爾後發起攻擊，一舉全殲守敵，繳各種炮12門、輕重機槍17挺、步槍200餘支。
從30日9時至次日零時，我軍向敵連續發動10次攻擊，經過15小時的激戰，殲其大部。但殘敵依託有利地形頑抗，與我軍形成對峙。同時，遼縣西援的日軍400餘人，已突破新編第10旅的狼牙山阻擊陣地，對我構成前後夾擊之勢。為此，第129師撤出戰鬥，並結束榆遼戰役，榆社復為日軍佔領。此次戰役共殲滅日軍近千人。
第120師發起同蒲鐵路破擊作戰。為配合淶靈、榆遼方向的作戰，第120師於破擊戰發起前，曾在同蒲鐵路西側進行了三打頭馬營，襲擊奇村、樓板寨、忻口等敵軍據點的作戰，掃除了向同蒲鐵路開進的障礙。9月22日，賀龍指揮第120師所屬部隊對同蒲鐵路發起新的破擊作戰。為配合第120師發起同蒲鐵路破擊作戰，邯（鄲）濟（南）鐵路破擊作戰也在此期間先後打響。其中，第129師所屬冀南軍區在司令員陳再道、政治委員宋任窮的指揮下，以下轄5個軍分割槽共12個團的兵力，對日軍正在修築的邯濟鐵路及沿線的重要公路線展開破擊作戰，共殲日偽軍1700餘人；晉察冀軍區所屬冀中軍區部隊在司令員呂正操、政治委員程子華的指揮下，以下轄5個軍分割槽及直轄部隊共17個團的兵力，向任丘、河間、大城、肅寧等交通沿線的日偽軍發動攻勢作戰，從10月1日至12日，共攻克據點20餘處，殲日偽軍1500餘人，破壞公路150公里。
避敵鋒芒：分散部分主力部隊與地方游擊隊和民兵開展游擊戰爭，進行反擊日軍報復“掃蕩”的作戰……
日軍遭到我軍連續兩個階段的大規模打擊後，深感八路軍對其威脅的嚴重性。為穩定局勢，鞏固佔領區，於10月上旬開始，陸續從正面戰場調集部分兵力投入華北戰場，對抗日根據地進行瘋狂的報復“掃蕩”。
為此，八路軍總部於10月19日下達了反“掃蕩”作戰命令，要求在日偽軍對我根據地採取空前毀滅政策的形勢下，太行、太嶽、晉西北等各根據地黨政軍民要密切配合，實行空室清野，並分散部分主力部隊與地方游擊隊和民兵廣泛開展游擊戰爭，保衛抗日根據地，堅決粉碎日偽軍的“掃蕩”。於是，我軍不顧連續作戰的疲勞，開始投入反擊日軍報復“掃蕩”的作戰。
太行地區的反“掃蕩”作戰
10月6日，駐沁縣、襄垣日軍獨立混成第4旅團、第36師團各一部，在榆社、遼縣的日軍配合下，集中近萬兵力，對太行地區榆社、遼縣、武鄉間的濁漳河兩岸和清漳河東西地區進行連續“掃蕩”，並把“掃蕩”的重點放在進攻中共中央北方局、八路軍總部和邊區黨政機關所在地麻田、王家峪、磚壁、左會等地區，企圖尋殲第129師主力和我黨政軍首腦機關。為打破日軍企圖，10月14日，第129師新編第10旅一部在副旅長汪乃貴、政治委員賴際發的指揮下，在和（順）遼（縣）公路上的弓家溝設伏，殲敵1個運輸隊，擊毀汽車40餘輛。
29日，第385、第386旅和新編第10旅主力，以及決死隊第1縱隊2個團在八路軍副總指揮彭德懷的直接指揮下，將日軍第36師團1個大隊包圍於武鄉以東關家堖高地。被圍之敵搶修工事，固守待援。我軍冒著敵機的轟炸掃射，迅速突破日軍防禦陣地，將其壓縮於狹小地區，展開白刃格鬥。戰至31日拂曉，殲日軍400餘人。31日下午，日軍約1500餘人趕來增援，我軍遂停止攻擊，主動轉移。
援敵撲空後，分路西進，合擊磚壁、王家峪、東田等地區。為掩護總部機關轉移，第129師令第386旅在旅長陳賡、政治委員王新亭的指揮下，分路阻擊進犯之敵。各阻擊部隊，英勇頑強，戰況空前激烈，在予敵以重創的同時，第386旅也遭受較大傷亡。戰鬥從11月3日上午進行到4日凌晨，完成了預定任務。11月5日，日軍向白晉鐵路線撤去。至14日，各路“掃蕩”日軍全部撤退。
太嶽地區的反“掃蕩”作戰
11月17日，日軍第36、第41師團、獨立混成第9旅團各一部，共約7000人，開始分路對太嶽地區進行“掃蕩”作戰，並重點合擊中心區域沁源及其以北的郭道鎮地區。太嶽軍區部隊在第386旅旅長陳賡的統一指揮下將主力組成沁東、沁西2個支隊，轉戰於日偽軍合擊圈內外的沁河兩岸地區，尋機靈活打擊日軍。23日，日軍合擊撲空後，轉向分散“清剿”，瘋狂地燒殺搶掠我根據地人民。僅沁源一縣被害群眾即達5000餘人，被搶被殺牲畜近萬頭。23日至27日，沁西支隊第42、第59團於官灘、胡漢坪、馬背地區，殲日軍260餘人；沁東支隊第17、第57團於光凹、陳家溝、龍佛寺、吾元鎮、南衛村、南里等地，予敵以重創；同時，我游擊隊、民兵也積極配合主力部隊，廣泛襲擊敵人。在我軍民緊密配合反擊下，至12月5日，日軍陸續撤出了太嶽地區。
晉西北地區的反“掃蕩”作戰
10月下旬，日軍獨立混成第3、第16旅團各一部共4000餘人，開始對晉西北第8軍分割槽和第3軍分割槽米峪鎮地區進行“掃蕩”。晉西北軍民密切配合，廣泛開展游擊戰和實行空室清野。同時，集中主力一部，尋機殲滅小股日偽軍，或轉到外線，斷敵交通，襲敵據點。在晉西北地區軍民多種形式的打擊下，日偽軍整日不得安寧。日偽軍對我根據地實行燒光、殺光、搶光的“三光”政策，致使許多村莊被燒光，許多家庭被殺絕，許多婦女被強姦後又被殺害。在興縣，日偽軍將我男女老幼200餘人關進房內燒死。晉西北地區被殘殺群眾達5000餘人，被搶被殺牲畜達5000餘頭，被燒燬的房屋、窯洞達1.9萬餘間。根據地人民的生命財產，遭到空前浩劫。
但晉西北抗日軍民並未屈服，他們同仇敵愾，積極開展各種形式的游擊戰，反擊日偽軍的報復“掃蕩”。從12月14日至27日，晉西北地區軍民連續作戰近100次，迫使日偽軍由瘋狂“清剿”轉為修路、建點，並在其控制的點線內，如興縣、臨縣、方山等地區，停止燒殺，改取懷柔政策，企圖長期駐守，以割裂晉西北根據地。為打破日偽軍企圖，第120師分散部分主力部隊，配合游擊隊和民兵，堅持區不離區、縣不離縣的鬥爭；同時，集中部分主力部隊，破擊交通線，襲擊敵修路部隊和運輸隊，並於日偽軍撤退時殲滅其一部。晉西北軍民在反“掃蕩”中，共作戰217次，殲日偽軍2500餘人，迫使日軍於1941年1月下旬全部撤出了晉西北根據地。
我軍在第三階段作戰中，堅持以靈活多變的戰術，開展廣泛的游擊戰爭，經過艱苦奮戰，取得了反日軍報復“掃蕩”作戰的勝利，並最終結束了震驚中外的百團大戰。
