6月7日，贺龙师反“扫荡”第一阶段作战开始。日军多路向岚县和文水县西北的双龙镇、对久镇地区合击，贺龙指挥部队及时跳出合围圈。17日早晨，第三五八旅第四团在曹家掌与日军遭遇，第七一六团随即赶到，到中午完成对日军的包围。下午5点，八路军发起总攻，歼灭大部分日军。18日，日军增援部队出动。八路军在第二天歼灭大部分残敌后，及时转移。这次战斗歼灭日军五百多人。
20日起，日军分几路向根据地内推进，贺龙师转入第二阶段作战。各部队绕到日军侧翼和后方，伏击袭扰日军，使他们无法在根据地立足，于26日开始撤退。
7月2日，日军从东、西、南三面合围兴县，驻在这里的第一二○师领导机关和第三五八旅迅速转移，并适时回师，伏击从兴县向东撤退的日军。4日上午，贺龙师两个团猛攻推进到会阳崖地区的日军，歼灭日军七百多名。6日，对晋西北根据地“扫荡”的日军全部撤退。
这次反“扫荡”，前后作战二百五十多次，歼灭四千五百多名日伪军。同年11月7日，晋西北军区成立，贺龙任司令员，关向应任政治委员。
麦收以后，冀中平原到处是一片片绿色的庄稼，一望无际，人称“青纱帐”。这正是八路军出没歼敌的好时机。夏天，冀中军区命令第四军分区和第三军分区主动出击，发起青纱帐战役。
6月25日到27日，冀中军区两个团首先在河间与献县发起攻势，攻克大章、刘路和北风等据点。29日，在伏击中歼灭增援的日军一部。7月中旬，又在深县以西设伏，歼灭日伪军一部，同时还袭击绕阳县的圣水据点和霸县的陶家坞据点。7月下旬，在深县和武强之间拔除据点两处。青纱帐战役到8月10日结束，共作战一百四十六次，歼灭日伪军二千六百多人。
1940年7月22日，一束束无线电波，把八路军总部的一项绝密命令传到下属各师，传到中共中央所在地延安。电报立即抄送毛泽东、王稼祥、朱德、张闻天等人和军委作战局。这就是破袭正太路战役的预备命令。几天内，八路军各路侦察部队出没于正太铁路沿线，敌情一览无余。
多田骏的日本华北方面军侦察到八路军有大部队集结，以为是国共双方火并，暗自庆幸，没想到是他们自己灾难即将临头。
这段时间，日军的侵略气焰非常凶狂。他们扬言要“南取昆明，中攻重庆，北犯西安”。8月份，日军飞机大肆轰炸重庆，企图逼迫蒋介石投降。已经叛国投敌的汪精卫等人，鼓吹“中日亲善”、“共同反共”。亲日派的何应钦等人则“极力助蒋反共”。蒋介石在军事上失利，对抗战的前途产生悲观情绪，有心对日妥协、共同反共。
面对严峻的时局，八路军总部决定发动一场以破袭正太铁路为重点的交通大破袭战。这次战役中，八路军先后投入一百多个团的兵力，攻击日本华北方面军的部队，史称“百团大战”。战役开始后的二十一天里，八路军的中心任务是破袭交通，重点摧毁正太铁路。八路军击破了日伪的交通命脉，使其联络中断，汉奸和伪军惶惶不可终日。后来的十几天里，八路军重点攻击交通线两侧和深入根据地的日伪军。在以后的半个月，八路军着重反击日伪军的报复性“扫荡”。
正定到太原的铁路，全长二百四十九公里，横贯太行山脉，日军侵略不可缺少的炼铁用煤基地阳泉和井陉煤矿，都在这条线路上。多田骏将八个混成旅团派驻铁路沿线，分守五十个据点，还派装甲车长期巡逻。多田骏自吹这是一条“钢铁封锁线”。
8月20日晚，聂荣臻指挥十九个团、五个游击支队和三个独立营组成的左、中、右纵队，对正太路全线准时发起攻击。
右纵队主攻天险娘子关，这是正太铁路线河北与山西两省交界的咽喉。日军在1937年侵占娘子关以后，在国民党构筑的旧有工事上，加修了四个大堡垒。右纵队潜入娘子关村，先解决了村里的伪军，然后强攻据险顽抗的日军。
日军火力密集，据守有利地形，攻关部队架起的云梯被炮火打断，只好搭人梯攀登悬崖，正面攻击一时受挫。这时，娘子关侧后迂回的部队已接近日军堡垒群，从翼侧向展开猛攻。攻击部队乘势爆破日军堡垒。黎明时分，八路军歼灭了日军大部，红旗插上了娘子关天险。
中央纵队重点进攻井陉煤矿，与矿区工人里外配合，切断了矿区的电源，靠着夜幕掩护，向守敌展开猛攻。通过一夜激战，黎明时将日军全部歼灭。战士们从战火中救出两个日本小女孩，姐姐五六岁，名叫美穗子，妹妹还在襁褓中。她们的父亲是井陉火车站的日本人副站长，经抢救无效死亡，她们的母亲死于炮火中。
美穗子的妹妹伤势严重，经过八路军医务人员抢救和治疗，小女孩终于脱离危险。聂荣臻指示要专人照顾，随后将她送还井陉城日军据点，并附信一件，谴责日军的侵略罪行，号召日本士兵和人民起来反对日本军阀发动的这场不义战争。聂将军的信在日军内部引起强烈反响，被俘日军士兵愿意留下来的越来越多，他们组成了一个“反战同盟”支部，同中国军民一起反对日本侵略者。
从8月20日到23日，晋察冀军区的部队破坏了正太路东段的铁路，消灭片山省太郎独立第四混成旅团和水源义重独立第八混成旅团一千多名日军。日军变得道路不通，电话不灵，到处挨打。