1940年夏秋，为振奋、坚定敌后根据地和全国军民的胜利信心，制止国民党反动派的投降活动，八路军总部决定发动一次对日本侵略军占领的交通干线大破袭，发起以正太线为主，分别在平汉、同蒲、白晋、平绥、北宁各铁路干线配合行动的大战役。八路军总部发动这次交通破袭战，战役分三个阶段。第一阶段，8月20日夜开始向各线之敌同时发动进攻。晋察冀军部队攻占娘子关、井陉新矿等重要据点。129师攻占阳泉至榆次间敌伪重要据点多处。120师对汾离、忻（县）静（乐）公路及同蒲路朔县至宁琥段进行破袭。第二阶段从9月20日开始。主要目标是扩大第一阶段战果，继续开展交通破袭；作战任务区分是：129师重点破袭榆（社）辽（县）公路，收复榆社、辽县两县城；晋察冀军区主要破袭涞（源）灵（丘）公路，夺取涞源、灵丘两城；120师集结主力破袭同蒲路朔县至原平段；冀中部队破袭德石、沧石路；冀南部队破袭德石、邯济路。第三阶段从10月6日开始，八路军由破袭战转入反“扫荡”，迫敌于25日前后大部撤退。在这次战役中根据战役需要，八路军参战部队从22个团逐步增加，最多已达105个团，约40万人，根据这一情况，总部遂将战役定名为百团大战。这次战役从发动至结束，历时三个半月时间，百团大战取得了辉煌的胜利。八路军共与日作战1824次，毙伤日军20645人、伪军5155余人，俘日军281余人、伪军18407余人，破坏铁路474公里、公路1500公里，破坏桥梁和隧道260多处。取得了辉煌的战绩。

八路军129师参加“百团大战”：第一阶段：8月20至9月10日，约20天时间，为交通总破击。破坏与截断华北侵华日军全部交通，粉碎侵华日军进攻重庆、昆明、西安的战略部署。

1940年8月13日，八路军129师根据总部命令，在师部驻地涉县常乐村，下达了破击战术的指示。动员太行区全区人民群众、武装部队、游击队配合主力部队作战。各军分区、地委、专署准备参战。支前的人员组成班、排、连、营、团，进行了训练，分别组成破坏队、爆炸队、搬运队以及掩护队。为了前方的需要，广大群众准备干粮熟食，组织运粮送水，准备破路工具，进行防空、疏散、隐蔽的教育。同时建立交通网，军民制定了立功计划。

正太战役以晋中为主要战场，中共晋中地委同军分区、专署，进行了严密的部署，全区动员了14557名自卫队参战。为搬运破击中得到的枕木、铁轨等，和顺、昔阳两县建立了转运线、转运站，榆次县建立了通讯站，太谷县专门组织了运输炸药的自卫队。参战人员进行了编组，县成立了支队部，县长任支队长，县委书记任政委，武装科长任副支队长。以区成立大队部，以村成立中队。以下又分成破坏分队、运输分队、担架分队、向导小队、通讯组等。

8月20日晚8时整，八路军129师在正太线以势如破竹之势，与成千上万的群众一起，在全线向各个日伪据点发起猛攻。刘伯承、邓小平直接率部攻打阳泉西的桑掌阳泉大桥，陈赓、王新亭指挥攻打寿阳至榆次一线。经一昼夜激战，即攻克了芦家庄、和尚足、马首、桑掌车站，首战告捷，为破路和进一步扩大战果创造了条件。战斗发展到25日，又陆续攻克上湖、燕子沟、坡头、狼峪、张净，同时攻克外围据点冶西。至此，西段铁路除寿阳等少数据点外，已基本为八路军控制。

正当破击战役激烈进行的时候，日伪军经过10多天的调遣，从白晋、同蒲路南段拼凑了七、八千人，分兵五路，向晋中地区进攻，企图从背后迂回袭击八路军。根据日军动向，八路军暂停破路，转向反“扫荡”。9月1日，129师386旅在卷峪沟与侵华日军两个大队遭遇。日军3000人在两架飞机配合下，展开猛烈攻势。这时，八路军129师师部领导机关、医院及炮兵阵地均在卷峪沟。386旅为掩护师部、炮兵、医院转移，在窑儿里坚决阻击敌军。虽然日军施放毒气，但386旅顽强阻敌15个小时，打退敌人13次冲锋，终于掩护师部安全转移。其它部队在榆社西北的双峰地区、辽县张建地区，重创侵华日军。

正太破袭战在近20天时间内，完成了预定任务，把218公里的正太路破坏了三分之二以上，所有车站、桥梁、兵房、碉堡、隧道及沿线矿井等全被破坏，沿线据点大部被攻占，日军第4混成旅团遭到空前惨败。八路军129师在太行区的部队，进行大小战斗181次，毙伤日伪军2258人，并同广大群众一起破坏铁路235华里，破坏公路551华里，解放了13310名被侵华日军抓去强迫修路护路的民工。广大人民群众积极参加破路，仅晋中参加的群众就有七万余人。

第二阶段，9月10日—10月底，约50多天。主要任务是扩大战果，继续破坏交通，重点摧毁交通线两侧和深入根据地的敌据点。由晋东南榆辽战役、晋察冀涞灵战役、晋西北同蒲战役、冀中任、河、大、肃战役、冀南德石路邯济路破击战役等组成。

太行区军民任务是拨除辽县至榆社公路沿线敌据点，相机收复和顺、辽县两县城。榆社是日军在榆辽公路上的重要据点，工事坚固，火网严密，粮弹充足，约有日军200人，伪军60人。9月23日晚，八路军发起进攻，经三次猛攻，残敌退守榆社中学，在飞机掩护下负隅顽抗，并施放毒气。25日下午4时，突击部队利用坑道作业将敌碉堡围墙炸开缺口，趁烟雾迷漫之机突入榆社中学，将日伪军全部消灭。缴获武器弹药甚多。在此同时，八路军129师向石匣据点进攻，经一夜激战，拔除了石匣据点。

在平汉线上，太行区军民同冀南部队一起，破坏了元氏、安阳段铁路，炸毁了大部分桥梁，并一度攻克邢台车站。在安阳、磁县间铁路和长治、壶关、潞城等地公路上，相机破击。9月20日，八路军129师突入长治日军飞机场，焚烧飞机三架，击伤一架，烧毁仓库两座。9月21日，在安阳同冶桥战斗中，歼灭了日军一个中队，俘日军10人。9月24日，八路军129师领导太行区黎城、涉县、偏城、武安等县人民自卫队1500人，大破邯长公路，持续5天，使敌寇供给线中断。在第二阶段中，八路军129师及太行军民共进行战斗152次，毙伤日伪军2464人，共破坏铁路155华里，破公路338华里，炸毁碉堡20座，解救了两千多名修路群众。太行区参战群众达5万多人。

第三阶段，11月6日至12月5日，约一个月时间。在强大攻势下，敌暂放弃对昆明、重庆等地进攻，回兵华北转向对抗日根据地“扫荡”。因此，太行区又成为反“扫荡”的主要战场。八路军129师及太行区军民坚持了反“扫荡”作战。

10月6日，驻武安的800余日伪军，进犯阳邑一带。10日，辽县、武乡、潞城、襄垣等地的3000余日伪军，分多路向榆、辽、武乡之间的浊漳河两岸地带“扫荡”。上述各路的日伪被八路军129师分途阻击后，11日，阳邑方面的日伪军窜回武安，在榆辽武地区“扫荡”的日伪军，在合围清剿榆辽公路以南，武乡、蟠龙以北的地区后，13日麇集洪水、蟠龙、西营一线。14日继续东进，向麻田、左会一带地区“扫荡”，八路军节节阻击，并乘虚在和辽公路的弓家沟设伏，歼灭日伪军一个运输队，击毁汽车40余辆。17日，“扫荡”的日伪军分途撤退。

10月20日，侵华日军开始了对太行区的第二次“扫荡”。这次调动的兵力近万人，“扫荡”的范围遍及清漳河两岸地区，重点是中共中央北方局、八路军总部所在地麻田、左会间，以及八路军129师师部所在地涉县常乐，冀太联办所在地东涉县辽城，晋冀豫区党委所在地西辽城，以及《新华日报》社所在地涉县桃城，党政军机关所在地索堡、石门、偏城等地区。侵华日军在23日、24日进入合击地区后，实行“三光”政策，野蛮兽行惨不忍睹。26日在涉县东寨村一次屠杀我同胞106人，伤30多人，全村167户中有164户房屋被烧，共烧房屋1088间，全村被烧粮食1949石，制造了“东寨惨案”。27日，侵华日军“扫荡”涉县的更乐、井店一带，在更乐杀36人，下庄杀37人，更残忍的是在井店村一次屠杀我同胞316人，伤104人，烧房738间，抢走牲口310多头，又制造了骇人听闻的“井店惨案”。

为了集中兵力打击敌寇，八路军总部决定由129师在武乡蟠龙以东的关家垴一带，歼灭由武乡侵犯黄崖洞的日伪军。这次战斗由彭德怀副总司令亲自指挥。29日夜，将侵华日军一个大队包围于关家垴高地，30日凌晨4时，向关家垴发起总攻，敌四架飞机轮番轰炸扫射，八路军迅速突破日军防御阵地，将敌压缩于一个狭小地区。经激战，30日将日伪军大部歼灭。30日下午4时，黄崖洞方面的两千多日军前来增援，总部命令八路军撤出战斗。残敌在其援军接应下，遗尸280余具，仓惶逃走。

日军在救走其关家垴残部后，又分数路，配合黎城、西井方面的日军，再次合围砖壁、东田等地。八路军129师主力在西营、蟠龙以东的大陌村南北一线，勇猛阻击侵华日军，掩护在砖壁的总部转移。11月5日，侵华日军向白晋线撤去。其它各路在太行区“扫荡”之敌，于11月13日、14日分别逃窜回巢。其它地区的反“扫荡”战一直延续到12月5日。在第三阶段中，八路军129师及太行区军民，共进行战斗196次，毙伤日伪军2785名，完成了反“扫荡”的作战任务。

在整个“百团大战”中，129师参战部队46个团及太行区军民共作战529次，毙伤日伪军7507人，俘虏日伪军480余名，破坏铁路240公里，公路500公里，攻克摧毁敌碉堡59座，收复县城9座，击毁敌机4架，汽车42辆，并缴获了大量武器弹药和其它物资。“百团大战”的胜利，大灭了日本法西斯的威风，大长了中华民族的志气，极大鼓舞了根据地人民抗日必胜的信心。为此太行区各地普遍召开祝捷慰问会，庆祝“百团大战”的胜利。从此，晋冀豫根据地得到进一步巩固和发展。