右翼隊根據日軍兵力的這一重大變化，遂不再硬攻淶源，轉移兵力、部隊向靈丘、渾源方向運動，協同左翼隊攻占了南坡頭、搶風嶺、青磁窯等日軍據點。10月1日，八路軍已攻克的一些據點，又被日軍占領。
10月2日，軍區首長命令右翼隊主力在淶源以東和東南地區集結，臨時休整；命令第1、第3團配合左翼隊發動靈丘戰役。第一、第三團靈丘籍士兵較多，配合左翼隊作戰更為得力。7日，左翼隊向靈丘至渾源之間公路上的各個據點同時發動攻擊，破壞了日偽軍的軍事設施和公路，殲滅守敵2個步兵大隊。
10月8日，晉察冀軍區第一團第一營趁南坡頭據點的日軍主力外出襲擊八路軍之際，悄悄地向南坡頭發起攻擊，攻克南坡頭，殲滅了據點內的日偽軍。
在激烈緊張的戰鬥中，晉察冀軍區突然發現一個重要情況。9月22日，《抗敵報》第35期發表了一篇社論，無意之中泄露了百團大戰第二階段的作戰企圖。在敵對雙方激烈的搏殺中，泄露作戰企圖將造成非常嚴重的後果。從戰場態勢看，日軍糾集了1300多官兵，從靈丘方向和渾源、廣靈方向南下，企圖向抗日軍民反撲。10月9日，駐大同的1000多名日軍南下，增援靈丘。軍區首長判斷，日軍可能趁八路軍攻打淶源、靈丘之際，對抗日根據地進行新的“掃蕩”。在這種情況下，晉察冀軍區必須根據敵情的變化，調整作戰部署。
10月10日，晉察冀軍區決定結束淶靈戰役，部隊進行適當休整，做好反“掃蕩”的各項準備工作。
淶靈戰役，晉察冀軍區的部隊雖然未能收複淶源縣城，卻有力地打擊了日軍的有生力量，先後攻克日偽軍據點16處，摧毀碉堡114座，殲滅日偽軍1600多人。日軍獨立混成第二旅團步兵第4大隊所屬1000多人，被晉察冀軍民殲滅約700人。
淶靈戰役期間，冀中軍區集中10個營、共約8500人的兵力，發起任河大肅戰役。
晉中軍區司令員呂正操將軍回憶說：“在整個戰役過程中，敵人曾不斷對我活動於中心地區的二十三團進行合擊，但我內線外線部隊密切配合，使敵人顧此失彼，完全陷於被動。”在近20天的時間裏，冀中軍區的部隊英勇作戰112次，連續攻克東固賢、良村、西劉莊等29個日偽軍據點，以傷亡573人的代價，殲滅日偽軍1456人，其中斃傷日軍805人、偽軍322人，俘虜日軍3人、偽軍326人，繳獲迫擊炮1門、輕重機槍6挺，破毀鐵路5公裏、公路159公裏。任河大肅戰役，有力地鉗製了日偽軍的兵力，巧妙地配合了淶源地區的作戰。
榆遼戰役，是在山西省的榆次和遼縣之間地域進行的一係列戰鬥。從山西陽泉南下，經過平定、和順、遼縣到達榆次的這條公路，是日軍突入太行山根據地最長的一條公路，其中榆次到遼縣之間地段，全長45公裏，日軍在沿線設置了8個據點。守衛榆遼公路的日軍主要是獨立團混成第4旅團第13大隊，約1000多人，分駐於榆次和遼縣之間公路地域。在和順、昔陽至榆次之間的地域，駐有2個大隊，這些兵力與榆遼公路的日偽軍相互呼應。
八路軍第129師首長根據戰役意圖，把參戰部隊組成左翼隊和右翼隊。左翼隊由第386團和決死第1縱隊各2個團組成，主要任務是攻占榆次、沿壁、王景等據點。右翼隊由第358旅附第32團組成，主要任務是攻取管頭、小嶺底等日偽軍據點，以部分兵力守衛遼縣以西的狼牙山，阻擊日軍向西增援。此外還以新編第10旅組成平遼支隊，主要任務是破襲平遼公路；以太嶽軍區第17、第57團組成沁北支隊，主要任務是破擊白晉路沁縣至分水嶺地段。
在變幻莫測的戰爭中，軍事家常常采用聲東擊西的方法，達成戰鬥的突然性。八路軍第129師在榆遼戰役之初，為了迷惑日軍，劉伯承、鄧小平運籌帷幄，9月20日，即以部分兵力突然襲擊長治機場，擊毀日機3架，擊傷日機1架，破壞了部分機場設施。正當日軍把注意力放在防護長治機場上時，另一場更大規模的戰鬥又悄悄地開始了。這就是劉伯承、鄧小平指導戰爭的高明之處。
9月22日，劉伯承、鄧小平在宋家莊師指揮所下達了進行榆遼戰役的命令，決定以突然襲擊的手段摧毀榆遼公路上的日軍據點，進攻遼縣，相機收複遼縣。這份命令特別指出：“如某些據點之敵較久頑抗時，則以各種必要手段，如強襲、坑道作業等，力求克複之。”
9月23日夜晚，榆遼公路上襲擊日軍各個據點的戰鬥一齊打響了。右翼隊順利攻占榆遼公路上的小嶺底、蒲上等日軍據點。左翼隊一部攻克沿壁、王景等日軍據點，主力向駐守榆次的400多名日軍發起攻擊。
9月24日，左翼隊經過一夜激戰，攻占了榆次城的大部分地區，殘敵退向榆次中學，這是日軍設在榆次的一處核心陣地。日軍憑借堅固工事，依仗有飛機掩護，負隅頑抗，不時地施放毒氣。八路軍攻城部隊連續發起3次強攻，都沒有把榆次城攻破。指戰員們遵照劉伯承的指示，仔細分析敵情後，決定改進方法，采用緊迫作戰。這時候，部隊一麵繼續對殘敵進行攻擊，一麵組織人員挖坑道，並把坑道逐漸挖到日軍的核心陣地。