和尚足戰鬥：38團另一個營20日24時以兩個連配合工兵炸橋，並擔任警戒，以一個連為主攻，當我距敵約100米遠時，敵即開始向我射擊，我見敵發覺，當即實行強襲，砍斷鐵絲網，越過外壕一湧而逼近碉堡，該連戰士李占奎，連向碉堡內投手榴彈兩枚，火焰突起，敵倉皇潰散，大部消滅（僅三四人逃脫），碉堡遂為我完全占領。
馬首戰鬥：25團於20日23時開始攻擊。當以一個連攻奪馬首車站左翼碉堡。第二連攻奪車站，第三連攻奪右翼碉堡（兩個）。戰鬥約半小時，將碉堡完全占領，惟車站之敵死守高房頑抗，當時未攻下。21日，我又集中二、三連複向該敵攻擊，激戰終日。是役敵乘我警戒疏忽之際，向壽陽逃去，車站為我占領。
落磨寺戰鬥：落磨寺在陽泉西南，是敵人從壽陽伸出來的一條公路上的一個最大的據點。它與陽泉、壽陽成為三角形，左可聲援陽泉，右可圍護壽陽。自從敵人占領，就在村外山上，修有極堅固的碉堡，三層鐵絲網圍著，裏麵駐有五六十敵人。碉堡外全是陡坡，還有一條二三尺寬的小路通向戰壕。
31日晚7時，我769團以三個連的兵力開始向該處攻擊，爆炸聲不間斷地響著，碉堡裏的敵人，顫抖著都跑到了戰壕裏，他們的平射炮，剛放了兩響，便被我們的機關槍狠狠地盯住了。守敵大部被消滅，殘餘散兵在戰壕裏茫然地來回跳竄著，其中一個親自用手槍打死了他的小隊長，用血塗在自己的臉上，然後躺在其的屍體旁一動不動，後被我軍發現。僅2小時，便結束了戰鬥，守敵全部消滅，碉堡遂為我部占領。
至此，正太路正定至榆次段的敵據點、車站已基本為我控製。隨著正太路上車站、據點，一個又一個地被拔除，我參戰部隊、遊擊隊、民兵和人民群眾，在“不留一條鐵軌、不留一根枕木、不留一座橋梁”的戰鬥口號下，冒著敵機的低空掃射，隊鐵路、公路及一切附屬建築物展開了大規模的破壞，車站、水塔、橋梁、路基均被拆毀、被炸掉。就這樣，作為日軍“大動脈”的正太鐵路，一時間全線癱瘓。
時任晉察冀軍區司令員的聶榮臻回憶當時的情景說：20日晚，正太路全線準時發起了攻擊。3個縱隊的任務分工是：右縱隊破襲亂流至娘子關段，奏效後向陽泉方向擴張戰果；中央縱隊指向娘子關到微水段及井陘煤礦；左縱隊攻擊微水至石家莊段的據點。我們計劃攻擊的重點是井陘煤礦和娘子關。我清楚地記得那一時刻的情景，真是壯觀得很啊！一顆顆攻擊的紅色信號騰空而起，劃破了夜空，各路突擊隊簡直像猛虎下山，撲向敵人的車站和據點，雷鳴般的爆炸聲，一處接著一處，響徹正太路全線。指揮所幾個年輕參謀激動地說，他們參軍以來，還沒有看見過這樣紅火的戰鬥場麵。這個時候，不隻我們這裏，整個正太路沿線和同蒲路部分地段，都淹沒在八路軍和人民群眾大破襲的火網之中。
在完成破擊正太路作戰任務的同時，擔負同蒲鐵路北段破擊任務的第120師，於8月20日晚對該段鐵路和鐵路兩側之主要公路展開了大規模破擊。至8月31日，先後攻克了北龍泉、康家會、豐潤村、陽方口等據點多處，並一度襲入五寨城，共殲滅日偽軍800餘人，切斷了同蒲鐵路北段和忻靜、汾離、太汾等公路。
在破擊正太鐵路、同蒲鐵路的同時，八路軍在地方遊擊隊和民兵配合下，對華北其他各主要鐵路、公路，也進行了廣泛的破擊，並攻克了一些據點，殲滅了部分敵人。冀南軍民嚴重破壞了平漢鐵路元氏至安陽段，遲滯了日軍修築德石鐵路的進程。太嶽軍民破擊了白晉鐵路和同蒲鐵路南段。冀中軍民除破擊本區內部分交通線外，還襲擊了一些敵據點。冀東軍民破擊了北寧鐵路，一度襲入唐山市，攻克了趙各莊、唐莊子等據點。
在八路軍突然猛烈攻擊下，正太鐵路沿線的日軍在數日內聯絡中斷，情況不明，陷入混亂狀態。但在查明情況後，便緊急調集兵力，進行瘋狂反撲。在正太鐵路西段，日軍從白晉鐵路沿線和同蒲鐵路臨汾南北段，抽調第36師團、第37師團、第41師團各1部，配合獨立混成第4旅團、第9旅團向八路軍第129師反擊。在正太路東段，日軍從冀中、冀南抽調約5000人，增援石家莊、娘子關及其以北地區，配合獨立混成第8旅團向晉察冀軍區部隊反擊。反擊之敵采取東西對進，企圖重新打通正太鐵路。在同蒲鐵路北段，日軍也開始進行反擊。
8月26日，八路軍總部根據敵情變化，調整了作戰部署。並下達“擴展正太線戰果，肅清正太線西側殘敵”的命令。決定：晉察冀軍區以3個步兵團堅持正太鐵路壽陽至石家莊段沿線的遊擊活動；以4個步兵團力求收複上社、下社以北各據點，並向盂縣、壽陽以北，定襄、忻縣以南開展遊擊活動；第129師以4個步兵團破擊平（定）遼（縣）公路，相機收複遼縣、和順兩城，以2個步兵團堅持陽泉以西正太鐵路沿線和榆次、太穀地區的遊擊活動；第120師以5個步兵團破擊同蒲鐵路忻縣至太原段。
9月2日，日軍第36師團、第37師團和獨立混成第4旅團、第9旅團各一部，共8000餘人，合擊正太鐵路南側安豐、馬坊地區的第129師以4個團兵力英勇抗擊敵人，斃傷敵200餘人，掩護了師領導機關的安全轉移。
9月6日，八路軍第129師部隊於榆社西北雙峰地區，將日軍1個大隊包圍，激戰一晝夜，殲其大隊長以下400餘人。同日，第385旅在張建設伏，重創向遼縣撤退之日軍。與此同時，晉察冀軍區乘日軍集中兵力向正太鐵路南側反擊，北側較為空虛的時機，以主力4個團，主動向盂縣周圍之敵出擊，收複了會裏、上社、下社等6個據點，殲敵200餘人。
9月上旬，活動於正太鐵路東段的晉察冀軍區第3團和第4軍分區特務營等部，再度襲擊了娘子關和井陘煤礦，有力地鉗製了敵人。在此期間，第120師對同蒲鐵路忻縣至太原段的破擊，也使敵人難於繼續從該線抽調兵力增援正太鐵路。
由於晉察冀軍區主力在盂縣地區積極行動，向正太鐵路南側反擊的日軍獨立混成第4旅團主力，從9月5日起，被迫陸續回調壽陽、陽泉、盂縣地區，並向晉察冀軍區部隊反擊。
在盂縣興道村。9月，晉察冀軍區第二軍分區19團，在完成正太鐵路娘子關段的破擊任務之後，揮戈北上，奉命消滅盂縣境內之敵。4日晚到達張城堡村，經偵察獲悉：中社、北會裏、下社3個據點的500餘名日軍和100餘名偽軍，隨帶迫擊炮和山炮10餘門，全部集結在上社鎮，準備向盂縣城收縮。19團1營星夜翻越徐峪溝大山，零點前趕到神泉村，埋伏在興道村南河灘開闊地帶，截敵南逃退路。2營和3營雨夜行軍，於拂曉前趕到興道附近，2營部署在東西兩麵的山頭上，擔任主攻；3營兩個連堵在興道村北截敵退路，一個連作為機動。包圍圈很快形成。
5日晨8時許，敵人進入19團的“口袋”，全團指戰員以密集火力向敵人射擊。敵人遭到突然襲擊後，拚命向路旁的莊稼地逃竄，妄圖借莊稼作掩護進行反撲，4連戰士衝進高粱地與敵人展開肉搏戰。全團指戰員四麵包圍，猛衝猛打。經過5小時激戰，擊斃日軍中隊長及以下官兵200餘人，偽軍100餘人，生俘日軍6名，隨軍妓女4人，繳獲迫擊炮5門，山炮6門，輕重機槍20挺，三八步槍300餘支，戰馬14匹，其他軍需品甚多。這次戰鬥中，19團4連連長壯烈犧牲。
從8月20日戰鬥打響到9月10日，“百團大戰”第一階段勝利完成預定戰鬥任務，129師及晉察冀軍區各部隊在陽泉境內的作戰取得了巨大勝利。這一階段中，八路軍共殲滅日偽軍6700多人，破壞鐵路300餘公裏，公路750多公裏，晉冀交通大動脈正太鐵路毀壞2/3以上，全線處於癱瘓，所有車站、橋梁、兵營、碉堡、隧道、礦井等全部破壞，沿線大部分據點均被攻占，日軍獨立第4混成旅團遭到空前慘敗。
八路軍在第一階段作戰中，由於戰役部署周密，準備工作充分，部隊行動迅速、隱秘，充分發揮了戰役的突然性，因而取得了重大勝利。從華北敵後到大後方的報刊大力傳播勝利的消息，祝捷電文、信件從四麵八方飛向延安後，中央軍委主席毛澤東立即電致彭德懷：“百團大戰真是令人興奮，像這樣的戰鬥是否還可組織一兩次？”百團大戰提高了八路軍的聲譽，極大地鼓舞了人心和士氣。隨即，八路軍總部頒發“嘉獎令”，表彰我參戰各部隊，指出“由於我參戰全體指戰員忠貞於中華民族與人民，英勇用命，果敢進擊，在各交通線上，特別在正太線上已取得序戰之偉大勝利，無限欣慰，特傳令嘉獎”。第一階段的勝利，為之後的第二階段和第三階段的勝利奠定了堅實的基礎。
接著在9月16日，八路軍總部發出了第二階段作戰“命令”，指示乘勝擴張戰果，主要進行殲滅戰，重點襲擊交通線兩側的日、偽軍，摧毀深入到根據地內的日軍據點。具體部署是：晉察冀軍區主力破擊淶（源）靈（丘）公路，並奪取淶源、靈丘兩縣城；第129師重點破擊榆（社）遼（縣）公路，收複榆社、遼縣兩縣城；第120師主力對同蒲鐵路北段寧武至軒崗段進行徹底破壞，再次切斷同蒲鐵路北段的交通。在該階段中，我軍在廣大群眾的支援下，進行了一係列的攻堅戰鬥，取得了勝利。
10月19日，八路軍總部下達了第三階段作戰命令，這一階段的中心任務是反“掃蕩”。我軍不顧連續作戰的疲勞和戰鬥減員，英勇地投入了這一戰鬥。一個半月的破襲戰、殲滅戰，使華北日軍大為震驚，亂作一團，偽軍也極度恐慌，紛紛動搖。淪陷區民眾人心振奮，敵偽政權大有惶惶不可終日之勢。日軍驚呼“對華北應有再認識”，為挽救敗局，惱羞成怒的敵華北方麵軍司令官多田駿急調一切可能調遣的兵力，對我華北敵後各抗日根據地發動了瘋狂的報複“掃蕩”。於是，“掃蕩”與反“掃蕩”的鬥爭，便成了百團大戰第三階段作戰的主要內容。經過抗日軍民的浴血奮戰，到1941年1月24日，迫使各路“掃蕩”之敵倉皇撤走，使日軍消滅八路軍主力和根據地黨政軍機關的企圖以失敗而告終，百團大戰勝利結束。
據當年的有關資料顯示：百團大戰從1940年8月20日開始，到1941年1月24結束，曆時5個月，雙方交戰1842次，八路軍在敵強我弱的形勢下，在華北人民群眾的大力援助和支持下，以傷亡17000多人的代價，換取了斃、傷、俘日偽軍46000多人，破壞日軍鐵路474公裏，公路1500公裏，橋梁、隧道、火車站260處，炸毀日偽碉堡523個，繳獲火炮53門，槍械5800餘支，拔除據點2993個，攻克縣城一度多達四五十個，最後得到鞏固的有26個，繳獲了大批武器和軍用物資的重大戰績，取得了戰役的勝利。
上述一係列數據表明，百團大戰的勝利是偉大的，戰績是輝煌的。因此，彭德懷肯定地指出：“這次破襲戰，相當嚴重地破壞了敵人的交通運輸，消滅了相當多的（敵）偽軍和偽組織，摧毀了敵偽軍在我根據地內為數不少的堡壘，收複了不少縣城，繳獲了大量物資，是抗日戰爭中繳獲最多的一次。”
百團大戰是中國共產黨領導的八路軍在抗日戰爭中一次大規模的正麵對日作戰，它沉重地打擊了日本侵略者的囂張氣焰，有力地遏製了投降主義的漫延，極大地鼓舞了中國人民抗禦外敵的必勝信念。它使全國人民看到，八路軍在極為困難的條件下，不僅發展壯大起來，而且能夠給敵人以強有力的打擊，是抗擊日本侵略者的中流砥柱。