此時從武鄉縣、遼縣出動的2500多人的日軍增援部隊正在向關家堖挺進，黎城等地的數千名日軍機動部隊也在向關家堖靠攏。385旅和新編第10旅已與增援的日軍交上了火。陳賡又派出一個團前去支援。關家堖之戰，已打成了一場八路軍4個旅（決死隊1個旅含2個團）與4000多日軍的大會戰。
八路軍腹背受敵，但***還是決意拿下關家堖。劉**、陳賡見***如此堅決，隻得組織部隊繼續攻打，力爭在日軍增援部隊到來前解決岡崎大隊。
10月31日16時，第三次總攻開始。***一聲令下，總部炮兵陣地的迫擊炮連續不斷地向日軍占據的主陣地轟擊。總部特務連和772團第一連組成的突擊隊在前麵開路，大部隊緊跟而上。八路軍打得很英勇，日軍抵抗也同樣頑強。又是整整一個晚上，八路軍始終沒能完全占領陣地。
11月1日，日軍增援部隊，在10餘架飛機的掩護下逼近關家堖。再不撤，眼看將要被日軍包了餃子。***終於下令撤出戰鬥。岡崎大隊的餘部突圍了，日軍對關家堖周圍地區進行了瘋狂的報複，數天之內屠殺群眾6000餘人。
關家堖戰鬥，交戰雙方都付出了重大的代價。幾天後，***、左權、劉**、陳賡等人一齊登上關家堖，仔細察看了日軍構築的臨時工事、暗堡掩體、火力配置。劉**指示隨行的參謀人員將敵人的陣地一一繪製成圖。當劉**看到日軍挖的眾多“貓耳洞”，人躲藏在裏麵非常安全，很受啟發。他說：別小看這小小的招式，非常實用，憑我們現有的武器還真難對付。
百團大戰經過幾個月的時間取得了全麵性的勝利，鼓舞了中國人民的抗日信心，但是也引起了日軍對八路軍力量的重新評估，以及***對共產黨的警惕。
考城，74軍軍區駐地，林峰在自己的辦公室裏躲來踱去。
已經收到八路軍發動總攻的信息了，雖然八路軍摧毀了一些車站和據點，炸毀了正太鐵路，但是也因此付出了慘重代價。林峰擔憂的倒不是日軍對八路軍的報複，而是皖南事變的一觸即發，而百團大戰又直接成為了皖南事變的導火索。
彭德華當時對外宣稱八路軍共有100多個團參加戰鬥，遠在重慶園林修養身心的***一聽有這麼多部隊參加，嚇得從椅子上一躍而起，火急火燎得打電話給了何應欽，吩咐如此如此，同時密令第3戰區的顧祝同、上官雲相將途經皖南涇縣茂林地區的新四軍立刻解決。
林峰正為此事躊躇不安，韓蕊看著林峰魂不守舍地樣子，說道：“我的林大參謀，你在我眼前晃來晃去已經三個多小時了。你能不能坐下來休息一會呀。”
林峰一愣，隨即看向韓蕊說道：“我有一種不祥的預感，百團大戰一結束，國*就會對你們新四軍不利，你趕緊去告訴彭參謀，讓新四軍改道茂林開赴黃河前線，因為那裏埋伏了第三戰區顧祝同和上官雲相的大隊人馬，專等新四軍上鉤。”
“林參謀，你這是哪裏得來的消息，為什麼我們全不知道呢？”韓蕊眨巴著她的大眼睛，看著林峰，好奇問道。
“我現在沒有時間和你解釋這麼多，你趕緊去找彭參謀。把消息告訴他們，叫他們改變行軍路線，不要貿然前去送死。”林峰焦急得說道。