持续破击日军交通线，重点攻占交通线两侧和深切按照地内的日军据点。为扩大战果，1940年9月16日，八路军总部收回第二阶段作战号令，要求各军队持续粉碎日军交通线，摧毁深切抗日按照地内的日伪军据点。摆设是：第120师主力对同蒲铁路北段宁武至轩岗段停止完整粉碎，再次堵截同蒲铁路北段的交通；晋察冀军区主力破击涞（源）灵（丘）公路，并篡夺涞源、灵丘两县城；第129师重点破击榆（社）辽（县）公路，光复榆社、辽县（今左权）两县城。
八路军的打击战役于1940年8月20日起首在正太铁路建议。正太铁路横越太行山，是连接平汉、同蒲两铁路的纽带，是日军在华北的首要计谋运输线之一。日军在正太铁路沿线驻有独立混成第4旅（司令部驻阳泉）全数，独立混成第8、第9旅（司令部别离驻石家庄和太原）各一部。8月20日夜，晋察冀军区在司令员兼政治委员聂荣臻批示下，以18个步兵团、1个马队团又2个骑虎帐、5个游击支队，在部分炮兵和工兵共同下，构成左、中、右3个纵队，别离向正太铁路东段日军独立混成第8旅大部和独立混成第4旅一部展开进犯。经数小时苦战，右纵队攻入晋冀交界的要隘娘子关，歼日军一部。而后，粉碎了娘子关以东的桥梁和通信线路。向娘子关至微水段打击的中心纵队，连克蔡庄、地都、北峪、南峪等日军据点，并粉碎桥梁两座。进犯井陉煤矿的中心纵队一部，在矿工援助下，粉碎了煤矿的首要设施，迫使其停产达半年之久。1940年8月23日，因石家庄方向的日军西援，加上连日降雨，河水众多，严峻毛病作战行动，晋察冀军区军队遂转移兵力，实施对铁路、桥梁、隧道的全面破击。
第129师在师长刘伯承、政治委员邓小平批示下，以8个团（包含决死队第1纵队2个团）、8个独立营的兵力，构成右翼破击队、右翼破击队和中心纵队，亦于1940年8月20日夜对正太铁路西段日军独立混成第4旅大部和独立混成第9旅一部展开进犯；另以2个团会同安定、辽县、榆社等处所武装，别离对平辽、榆辽公路停止破击，并管束各点守敌，保障主力侧后的安然。右翼队一部打击芦家庄，连克堡垒4座，歼日军80余人；右翼队一部进犯桑掌和铁炉沟等据点，歼日军130余人。21日，该师为禁止日军从侧背进犯破路军队，令预备队一部抢占阳泉西南4千米处的狮垴山高地。从23日起，阳泉日军在飞机援助下，并利用化学兵器，不竭向狮垴山猛攻。第129师阻击军队英勇奋战，死守6日夜，歼日军400余人，保障了破击军队翼侧的安然。经数日作战，第129师节制了正太铁路西段除阳泉、寿阳以外的大部分据点及火车站，严峻粉碎了该段的路轨、桥梁、隧道，使正太铁路西段陷于瘫痪。
第三阶段（1940年10月6日至翌年1月24日）。
1940年8月20日-12月5日，八路军在华北敌后策动对日军的大范围的打击作战。1940年夏，日本操纵德国在欧洲推动，英、美得空东顾的机遇，抓紧对百姓党实施军事压力和政治诱降，于5月间策动枣（阳）宜（昌）战役，持续轰炸重庆，宣称要打击西安、重庆、昆明，迫使英、法封闭滇越路和滇缅路；还通过各种渠道和百姓党蒋介石个人的代表停止打仗，商谈“战役”前提。同时，加强对华北敌后抗日按照地的“肃正”讨伐，推行“囚笼政策”，使敌后抗日按照地遭到严峻威胁。这时百姓党当局更加摆荡。1940年3月和6月，蒋介石的代表前后去香港、澳门与日本代表闲谈；因为日本要求前提刻薄，未达成和谈。为了突破日伪军对敌后抗日按照地的封闭和“扫十里和顺?2017/09/14?13:24:58
，争夺华北乃至中国全面战局的好转，降服百姓党的投降伤害，八路军火线批示部在华北敌后（除山东外）策动了大范围的破击作战。1940年7月22日，八路军总司令朱德、副总司令彭德怀等下达《战役预备号令》，规定以很多于22个团的兵力，大肆破击正太铁路（今石家庄-太原）。同时要求对同蒲（大同-风陵渡）、平汉（今北京-汉口）、津浦（天津-浦口）、北宁（今北京-沈阳）、德石（德州-石家庄）等铁路以及华北一些首要公线路，也摆设恰当兵力展开遍及的破击，以共同正太铁路的破击战。8月8日，朱德、彭德怀等下达《战役行动号令》，规定：晋察冀军区破击正太铁路石家庄（含）至阳泉（不含）段；第129师破击正太铁路阳泉（含）至榆次（含）段；八路军参战兵力，计晋察冀军区39个团、第129师（含决死队第1、第3纵队等）46个团、第120师（含决死第2、第4纵队等）20个团，共105个团20余万人，另有很多处所游击队和民兵插手作战。
百团大战中刘伯承带领各旅旅长观察前沿阵地
晋察冀军区以8个团、3个游击支队、2个独立营构成左、右翼队和预备队，于1940年9月22日建议涞（源）灵（丘）战役，对该地区的日军独立混成第2旅和第26师及伪军各一部策动打击。右翼队重点进犯涞源县城，因为贫乏攻坚东西，日军固执抵当，经彻夜苦战，未能到手。
详细战况
百团大战中的八路军机枪阵地
百团大战用时5个多月。从1940年8月20日-12月5日的3个半月中，八路军共停止大小战役1824次，总计毙、伤、俘和投诚日伪军达46480人。此中包含：毙、伤日军20645人，伪军5155人；俘虏日军281人，伪军18407人；日军主动携械投诚者47人，伪军归正者1845人。同时，缉获各种枪5942支（挺），各种炮53门；粉碎铁路474千米，公路1502千米，桥梁213座，火车站37个，隧道11个；粉碎煤矿5个，堆栈11所。别的，还缉获和粉碎了其他大量军用物质。