八路军连续两个阶段的破击战、攻坚战，规模之大，持续时间之长，发展之迅猛，是抗战以来所未曾有过的，也大大超出了日军的意料之外。
日军华北方面军在遭到八路军的沉重打击后，从10月6日起，对八路军及其华北敌后各抗日根据地疯狂进行报复“扫荡”。
10月19日，朱德、彭德怀和左权，签发了反击日军报复“扫荡”的作战命令：
1.敌人对我采取空前毁灭政策，我党政军民密切配合，深入战争动员，进行空室清野；
2.军队应集结适当位置，休整准备坚决歼灭一至二路，广泛开展游击战争，打击敌人，分散部队；
3.为了保持长期不断战争，注意兵员补充；
4.各部应有粉碎敌人“扫荡”而配合作战互相策应共收战争胜利之功。
在八路军总部统一指挥下，晋察冀军区，第120、第129师，依靠自卫队、民兵和广大人民群众，发扬不怕牺牲和连续作战的作风，展开了反“扫荡”作战。
至12月5日，历时3个半月、震惊中外的“百团大战”，因华北军民的反“扫荡”作战结束而降下帷幕。
百团大战作战地区包括着冀察全境、晋绥之绝大部分领域、热南地区。按交通线说，则包括彰德以北之平汉路、德州以北之津浦路、临汾以北之同蒲正太全线、平绥路归绥以东段、北宁全线、平古全线、沧石路德石路全线、邯济路邯郸聊城段，以及全部公路线。若加上配合作战之部队作战地区，则又包括鲁省全境，皖东、豫东、苏北广大地区，和津浦全线、胶济全线、自开封以东之陇海路东段，以及这些地域中之公路马路等。
在百团大战中，先后参加与八路军作战的敌人，计有第110师团及25师团全部，26师团、36师团、41师团各2个联队，37师团及35师团各1个联队，第1、第2、第3、第4、第5、第7、第9混成旅团全部，第15、第6等独立混成旅团各一部，此外还有伪治安军、伪蒙军、伪满洲军、伪警备队、伪警察、伪宪兵及日寇特务机关和所有移民等。其中遭八路军打击最大的是第4混成旅团，消灭殆尽，第2、第3混成旅团消灭过半，第36师团及110师团、27师团均遭严重损失，第8、第9、第16等混成旅团均各损失1个大队，及第5、第10等混成旅团全部。
在整个大战过程中，除配合作战部队外，总计进行了大小战斗1824次，八路军虽付出了不少代价，不少优秀的八路军决死队的指挥员、政治工作人员、战斗员，不少的优秀的中国共产党党员、牺盟会会员，流尽了他们的最后一滴血或英勇地负了伤、中了毒，但八路军获得的战果亦极为惊人。下面是第18集团军总司令部野战政治部于1940年12月10日公布的八路军几次主要战果总计大概（配合作战兵团之战果概不在内）。
一、消灭敌伪之有生力量，计毙伤日军20645人（内有大队长以上之军官18人），毙伤伪军5155人，毙伤敌伪骡马1922匹。
二、俘虏日军281人（内有副大队长山西绥清、中队长田木石野和小队长木岛等8人）；俘虏伪军18407人，俘日寇武装移民56人，俘骡马1510匹、军犬29条、军用鸽57只。
三、消灭了敌伪据点共2993个，其中最大最险要者，计有正太路上之娘子关、磨河滩、莒家庄、马首、狼峪、乏驴岭、北峪乱柳；晋东南之榆社、箭头、石岭，平西北之龙门所，冀东之蓟县、官屯，晋察冀边区之上社、拘兴、西烟、东团堡、三甲村，冀中之于乐镇、白洋桥、东西安，晋西北之杨方口、塑口镇、轩岗、康家会，冀南之隆平、大城村等。这些据点虽有若干据点得而复失，但最多数仍在我军控制之中，并缩小了敌占区，扩大了我占区。
四、缴获了大批武器计：步马枪5437支，手枪281支，轻机枪179挺，重机枪45挺，重炮（八八式野炮）3门（其中两门被捣毁），大炮16门，平射炮8门，迫击炮26门，信号枪41支，军刀191把，瓦斯筒234个，各种炮弹816枚，机枪弹367005粒，手榴弹4934颗，掷弹筒弹3073发，焚毁飞机6架，毁装甲汽车13辆，毁坦克车5辆。
五、缴获与破坏交通器材计：汽车98辆，大车1148辆，自行车591辆，火车34列，火车头34个，车厢449节，无线电台30架，袖珍无线电台7架，无线电话8架，有线电话机246架，收音机2架，探照灯1架，降落伞29个，木船61只，汽艇25只。
六、破坏交通的成绩计：破坏铁路948里（其中以正太路被我军毁灭为最厉害，直到现在已3月有余，仍未修复），公路3004里（内中以冀中冀南区为最厉害），桥梁213座，火车站37个，隧道1个，铁轨217040根，枕木1549177根，电线杆109002根，收电话线849923斤。
七、缴获大批军用品计：防毒面具1051个，工作器具11944件，地雷992个，军毯15900床，大衣5700件，皮鞋9831双，皮靴29双，军帽5801顶，钢盔2157顶，军用地图53幅，日伪军旗250面，文件百余箱，军用粮秣及其他食品无算。
八、破坏煤矿5所，其中以井陉新矿为最厉害，据最后调查，该矿损失一万万日元，破坏仓库11所。
九、伪军反正者计14次，共1845人，日军自动携械来投诚者47人。
十、解放煤矿工友10120人，铁路工友2055人，被迫修路同胞673人。