1940年夏，日軍受德國法西斯在西歐勝利的鼓舞，準備南進征服南洋，因此急于運用政治誘降、外交封鎖和軍事壓力等手段，迫使蔣介石投降，迅速結(jié)束中日戰(zhàn)爭。在軍事上，日軍于6月間進攻襄陽、占領(lǐng)宜昌，并連續(xù)轟炸重慶，同時揚言要進攻西安、重慶、昆明。在此情況下，國民黨統(tǒng)治集團更加動搖，投降危險空前嚴重。

為破壞日軍進攻西安的企圖，影響全國抗戰(zhàn)局勢（不使蔣介石投敵），并打擊日軍對根據(jù)地的“囚籠政策”，八路軍決定大舉破壞正太路。7月22日發(fā)出戰(zhàn)役預(yù)備命令，計劃直接參加正太線作戰(zhàn)兵力不少于22個團。8月8日下達戰(zhàn)役行動命令，規(guī)定：晉察冀軍區(qū)派出10個團破擊正太線平定（不含）至石家莊段，破壞重點為娘子關(guān)至平定段；129師以主力8個團附總部炮兵團1個營，破擊正太線平定（含）至榆次段，破壞重點為陽泉至張凈鎮(zhèn)段；120師以4至6個團破擊平遙以北同蒲線及汾（陽）離（石）公路，以重兵置于陽曲南北阻敵向正太線增援。命令還要求，各部隊派出部分兵力對本區(qū)范圍內(nèi)敵人鐵路和重要公路封鎖線進行襲擾以配合作戰(zhàn)。

8月20日夜，在八路軍統(tǒng)一計劃下，129師和晉察冀軍區(qū)部隊同時發(fā)起戰(zhàn)斗。129師主力攻占了陽泉至榆次間日軍若干據(jù)點、車站；晉察冀軍區(qū)主力攻入娘子關(guān)、井陘新礦等據(jù)點。120師由于行動上的困難，經(jīng)上級批準，沒有破擊同蒲路南段，而以主力向忻縣至靜樂、汾陽至離石公路線攻擊，以一部兵力破擊朔縣至寧武段同蒲路，并攻占了陽方口等車站。同時，三個大區(qū)的各軍區(qū)、分區(qū)部隊對平漢路、德石路、平綏路、北寧路、津浦路、白晉路以及本區(qū)內(nèi)的重要公路交通線展開了破擊戰(zhàn)。敵遭破擊后，由石家莊、榆次集中兵力，東西對進拼命增援正太線，同時以一部兵力向我軍后方攻擊。8月31日，八路軍要求“徹底毀滅”正太線及同蒲線北段，使晉東南、晉察冀、晉西北、陜甘寧完全聯(lián)成一片。由于不切實際，未能實現(xiàn)。9月上旬，我軍被迫撤離正太線，結(jié)束了第一階段作戰(zhàn)。9月22日開始了第二階段作戰(zhàn)，各區(qū)根據(jù)賦予的任務(wù)，選擇了對敵危害較大的公路交通線，進行破擊戰(zhàn)和拔除若干城鎮(zhèn)據(jù)點，以打擊敵人的“囚籠政策”。至9月底10初，各部隊先后結(jié)束了第二階段的作戰(zhàn)。

經(jīng)過40多天的連續(xù)戰(zhàn)斗，我軍傷亡減員較大，極度疲勞，準備進行整補。但日軍從10月上旬起，乘機對我進行大規(guī)模的報復(fù)“掃蕩”。日軍此次“掃蕩”空前殘酷，見人就殺，見房就燒，使根據(jù)地遭到了極大的破壞。至1941年1月4日，敵我結(jié)束了“掃蕩”與反“掃蕩”戰(zhàn)斗。

這次戰(zhàn)役，八路軍原計劃參戰(zhàn)兵力20多個團，但實際參戰(zhàn)部隊達105個團，即：晉察冀軍區(qū)39個團，129師46個團，120師20個團。這次戰(zhàn)役共作戰(zhàn)1824次，斃傷日軍20645人、偽軍5155人；俘日軍281人，偽軍18407人；拔除敵偽據(jù)點2993個；繳獲步馬槍5400余支、輕重機槍200余挺，及其它大量武器彈藥；破壞鐵路474公里、公路1500公里、橋梁、車站、遂道等260余處。我傷亡1．7萬余人。

“百團大戰(zhàn)”是大規(guī)模的戰(zhàn)略性進攻戰(zhàn)役，給予了日本帝國主義一個沉重的打擊，增強了全國軍民抗戰(zhàn)勝利的信心，提高了我黨我軍的聲威。