抗日战争时期，八路军在华北地区使用105个团的兵力，向日军占领的交通线和据点发动的大规模进攻战役。
1940年夏秋，日本帝国主义乘德国法西斯军队在西欧和北欧迅猛推进、美国的战备尚未完成、英国又无力东顾之机,积极准备实行"南进"政策,攫取英、美、法、荷等国在东南亚和西南太平洋上的殖民地。因而，在中国战场加紧对国民党政府进行政治诱降活动，同时以主要力量继续进攻抗日根据地，特别是在华北加紧推行1940年度"肃正建设计划"和以"铁路为柱，公路为链，碉堡为锁"的"囚笼政策"，企图摧毁华北各抗日根据地，巩固其占领区,使中国成为其"南进"的后方基地。
为粉碎日本侵略者的"囚笼政策"，争取华北战局更有利的发展，并影响全国的抗战局势，克服国民党妥协投降的危险，八路军总部决心向华北日军占领的交通线和据点，发动大规模进攻战役。
7月22日,八路军总司令朱德、副总司令彭德怀等下达《战役预备命令》,规定以不少于22个团的兵力,大举破击正太铁路(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主要公路线，也部署适当兵力展开广泛的破击，以配合正太铁路的破击战。8月8日，朱德、彭德怀等下达《战役行动命令》,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；第120师破击忻县以北的同蒲铁路和汾(阳)离(石)公路，并以重兵置于阳曲南北地区,阻击日军向正太铁路增援。要求各部在破击交通线的同时，相机收复日军占领的一些据点。在这些地区和交通线,驻有日军3个师的全部、2个师的各2个团、5个独立混成旅全部、4个独立混成旅的各2个营、1个骑兵旅的2个营,共20余万人,另有飞机150架和伪军约15万人。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,还有许多地方游击队和民兵参加作战。
以正太铁路为重点，进行交通总破击战八路军的进攻战役于8月20日首先在正太铁路发起。正太铁路横越太行山，是连接平汉、同蒲两铁路的纽带，是日军在华北的重要战略运输线之一。日军在正太铁路沿线驻有独立混成第4旅(司令部驻阳泉)全部,独立混成第8、第9旅(司令部分别驻石家庄和太原)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指挥下，以18个步兵团、1个骑兵团又2个骑兵营、5个游击支队,在部分炮兵和工兵配合下,组成左、中、右3个纵队，分别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旅一部展开攻击。经数小时激战,右纵队攻入晋冀交界的要隘娘子关，歼日军一部。尔后，破坏了娘子关以东的桥梁和通信线路。向娘子关至微水段进攻的中央纵队，连克蔡庄、地都、北峪、南峪等日军据点，并破坏桥梁两座。攻击井陉煤矿的中央纵队一部，在矿工支援下，破坏了煤矿的主要设施，迫使其停产达半年之久。23日，因石家庄方向的日军西援，加上连日降雨，河水泛滥，严重妨碍作战行动，晋察冀军区部队遂转移兵力，实施对铁路、桥梁、隧道的全面破击。
第129师在师长刘伯承、政治委员邓小平指挥下,以8个团(包括决死队第1纵队2个团)、8个独立营的兵力，组成左翼破击队、右翼破击队和中央纵队，亦于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旅一部展开攻击；另以2个团会同平定、辽县、榆社等地方武装，分别对平辽、榆辽公路进行破击，并牵制各点守敌，保障主力侧后的安全。左翼队一部进攻芦家庄，连克碉堡4座，歼日军80余人；右翼队一部攻击桑掌和铁炉沟等据点，歼日军130余人。21日,该师为阻止日军从侧背攻击破路部队,令预备队一部抢占阳泉西南4公里处的狮垴山高地。从23日起，阳泉日军在飞机支援下，并使用化学武器，不断向狮垴山猛攻。第129师阻击部队英勇奋战，坚守6昼夜,歼日军400余人，保障了破击部队翼侧的安全。经数日作战,第129师控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，严重破坏了该段的路轨、桥梁、隧道，使正太铁路西段陷于瘫痪。
与此同时，第120师在师长贺龙、政治委员关向应指挥下，以20个团的兵力破击同蒲铁路北段和铁路以西一些主要公路，并攻占阳方口、康家会、丰润村等据点，歼日伪军800余人，切断了同蒲铁路北段和忻县至静乐、汾阳至离石等公路。
为配合正太铁路和同蒲铁路北段的破击战,第129师和晋察冀军区还令所属部队出动50多个团的兵力，在游击队和民兵的配合下，对平汉、平绥(今北京-包头)、北宁、同蒲(南段)、白晋(白圭-晋城)、津浦、德石等铁路线和一些主要公路，以及日军占领的许多据点，进行了广泛的破击和袭击。
8月25日后，日军从白晋铁路、同蒲铁路南段抽调第36、第37、第41师各一部,配合独立混成第4、第9旅向第129师反击；从冀中、冀南抽调约5000人的兵力，配合独立混成第8旅向晋察冀军区部队反击。9月2日,日军合击正太铁路南侧的安丰、马坊地区的第129师。该师以4个团的兵力英勇抗击,毙伤日军200余人。9月6日，第129师第386旅和决死队第1纵队各两个团,于榆社西北双峰地区包围日军1个营，击毙400余人，打破了日军的合击。晋察冀军区为策应第129师作战,以4个团向正太铁路北侧盂县地区的日军出击，迫使正太铁路南侧的日军北援。同时，第120师对同蒲铁路忻县至太原段的破击，也有力地牵制了日军对正太铁路的增援。
9月10日,八路军总部为休整部队，准备再战，命令各部结束第一阶段的作战。第一阶段作战，由于八路军突然而猛烈地破击日军占领的交通命脉，使日军联络中断,到处被动挨打,陷入一片慌乱之中。汉奸、伪军更是惶恐不安。沦陷区人民异常振奋，自发地支援八路军作战。
继续破击日军交通线，重点攻占交通线两侧和深入根据地内的日军据点为扩大战果，9月16日，八路军总部发出第二阶段作战命令，要求各部队继续破坏日军交通线,摧毁深入抗日根据地内的日伪军据点。部署是：第120师主力对同蒲铁路北段宁武至轩岗段进行彻底破坏，再次切断同蒲铁路北段的交通；晋察冀军区主力破击涞(源)灵(丘)公路，并夺取涞源、灵丘两县城；第129师重点破击榆(社)辽(县)公路，收复榆社、辽县(今左权)两县城。
晋察冀军区以8个团、3个游击支队、2个独立营组成左、右翼队和预备队，于9月22日发起涞(源)灵(丘)战役，对该地区的日军独立混成第2旅和第26师及伪军各一部发动进攻。右翼队重点攻击涞源县城，由于缺乏攻坚器材，日军顽强抵抗，经通宵激战，未能得手。23日,转为攻击涞源外围日军据点。至26日,相继攻占三甲村、东团堡等10余处据点。28日，由张家口增援的日军3000余人进抵涞源城，右翼队遂转移兵力于灵丘、浑源方向，协同左翼队先后攻占了南坡头、抢风岭、青磁窑等日军据点。10月9日,又有大同日军1000余人来援。晋察冀军区遂决定结束涞灵战役。此役共歼灭日伪军1 000余人。
第129师以第386旅和决死队第1纵队两个团组成左翼队，以第385旅(附第32团)组成右翼队，于9月23日发起榆(社)辽(县)战役，向守备榆辽公路的日军独立混成第4旅展开攻击。至30日，左翼队经过艰苦奋战，攻占榆社县城，歼日军400余人。右翼队攻占榆辽公路上的小岭底、石匣等日军据点后，准备协同新编第10旅进攻辽县时，和顺、武乡的日军同时出援，第129师遂决定停止攻城，转移兵力于红崖头、官地垴地区伏击由武乡出援的日军。第385旅在向伏击地域开进途中，与日军援兵600余人遭遇，经15小时激战，日军虽被消灭过半，但余部依托有利地形进行顽抗，双方形成对峙。同时由和顺出援的日军突破新编第10旅狼牙山阻击部队阵地。在这种情况下，第129师遂撤出战斗，榆社复为日军占领。榆辽战役共歼日军近1000人。10月14日,第129师一部在和(顺)辽(县)公路上的弓家沟设伏，歼灭日军一支运输队，击毁汽车40余辆。
第120师为配合涞灵、榆辽地区的作战，对同蒲铁路北段进行了新的破击，再度切断了该线交通。第129师所属冀南军区以12个团的兵力,对日军正在修筑的德石铁路和邯(郸)济(南)铁路以及一些重要公路线，均进行了破击，共歼日伪军1700余人。晋察冀军区所属冀中军区部队10月1～12日,举行任(丘)河(间)大(城)肃(宁)战役,攻克据点20余处,歼日伪军1500余人，破坏公路150公里。第二阶段作战，八路军攻克日伪军据点多处，平毁了部分封锁沟、墙，打击了伪政权组织，进一步扩大了抗日根据地。
反击日军大规模报复"扫荡"日军遭到八路军连续两个阶段大规模进攻作战的打击后，深感八路军对其威胁的严重性。为稳定局势，巩固占领区，便调集重兵对华北各抗日根据地进行大规模残酷的报复"扫荡"。10月19日,八路军总部下达反"扫荡"作战命令，要求各部队与地方党政机关和广大群众密切配合，广泛开展游击战，坚决消灭进犯之敌，粉碎日军的"扫荡"。
10月6日,沁县、襄垣日军在榆社、辽县日军的配合下，以近万人的兵力，对中共中央北方局、八路军总部等领导机关所在的太行抗日根据地榆社、辽县、武乡、黎城间地区进行连续"扫荡"。29日～11月4日,第129师第385、第386旅和新编第10旅主力及决死队第1纵队2个团,在彭德怀直接指挥下,于武乡县关家垴地区,将日军第36师1个营包围,歼其400余人，并给武乡、辽县增援之敌以重大杀伤。日军连遭打击，余部于14日撤退。从11月17日起,日军约7000人"扫荡"太岳区。第129师所属太岳军区将主力编成沁(源)东、沁(源)西两个支队，在游击队和民兵的配合下，活动于沁河两岸，寻机打击日军，至27日，歼日军近300人，迫使其于12月5日撤退。
从10月13日起，日伪军以万余人"扫荡"平西(今北京以西)抗日根据地,11月9日，日军又以万余人"扫荡"北岳抗日根据地，并占领了晋察冀军区领导机关所在地阜平。平西和北岳两区军民,以内外线相配合,广泛开展游击战，连续伏击、袭击日军后方交通线，迫使日军大部撤退。阜平、王快的日军则筑堡修路，企图长期占领。12月3～27日，晋察冀军区以4个团向阜平、王快的日军发动进攻,歼其500余人，迫使日军全部撤出北岳抗日根据地。
12月中旬，日军以2万人的兵力对晋西北抗日根据地进行"扫荡"，至23日，占领了除保德、河曲以外的所有县城和大部集镇。第120师部队和晋西北地区群众实行空室清野，坚持"区不离区，县不离县"的游击战。同时，集中部分主力部队，破击日军后方交通线,攻击日军修路部队和运输队,共歼日伪军2500余人，迫使日军于1941年1月下旬全部撤出晋西北抗日根据地。
历时3个半月的百团大战，八路军在地方武装和广大人民群众的紧密配合下，共作战1824次，毙伤日军2万余人、伪军5000余人,俘日军280余人、伪军1.8万余人，拔除据点2900多个,破坏铁路470余公里、公路1500余公里，缴获各种炮50余门、各种枪5800余支(挺)。八路军也付出了伤亡1.7万余人的代价。日军在遭受打击后惊呼："对华北应有再认识"，并从华中正面战场抽调2个师加强华北方面军，对华北各抗日根据地进行更大规模的报复作战。
百团大战，是抗日战争中八路军在华北地区发动的一次规模最大、持续时间最长的带战略性的进攻战役。在这次战役中，中国共产党领导的华北敌后抗日军民,齐心协力,前仆后继，同日本侵略者浴血奋战，充分表现了中华民族不屈不挠的战斗精神。百团大战严重地破坏了日军在华北的主要交通线，收复了被日军占领的部分地区，给了侵华日军以强有力的打击。百团大战对坚持抗战、遏制当时国民党妥协投降暗流、争取时局好转起了积极作用，进一步鼓舞了全国人民夺取抗战胜利的信心，提高了中国共产党和八路军的声威。它在中国抗日战争史上写下了光辉的一页。
