1940年的夏秋，中国抗日战争进入第四个年头，八路军的迅猛发展，敌后抗日根据地的不断巩固和扩大，抗日游击战的积极展开，沉重打击了侵华日军。于是，日本在加紧对国民党政府进行政治诱降活动的同时，把进攻的矛头重点指向八路军，在华北地区实行以“铁路为柱、公路为链、碉堡为锁”的“囚笼政策”，加紧推行“肃正建设计划”，企图分割、封锁、摧毁华北各抗日根据地，巩固其占领区。
为粉碎华北日军的全面进攻，打破其“囚笼政策”，争取华北抗日战局更有利的发展，遏制国民党妥协投降的倾向，并影响全国抗战局势的好转，八路军总司令朱德和副总司令彭德怀，决定集中八路军第120师、第129师和晋察冀军区部队，以破坏华北敌占交通线和据点为重点发起大规模进攻战役。战役发起后，我军参战兵力迅速增至105个团，因此，彭德怀在上报中央军委的电报中最先使用了“百团大战”名称，故又称“百团大战”。
打破“囚笼”：为粉碎日军的全面进攻，争取华北战局的有利发展，八路军总部发出百团大战的命令……
8月8日，八路军总部正式下达《战役行动命令》，具体规定了各部队的作战任务。
按照八路军总部的作战部署，百团大战进攻战役首先从正太路发起，而后扩展至山东以外的整个华北地区和主要交通线。主要包括：冀察全境、晋绥大部和热河南部地区；正太、平古铁路全线；安阳以北的平汉铁路；德州以北的津浦（天津—浦口）铁路；临汾以北的同蒲铁路，归绥以东的平绥（今北京—包头）铁路，北宁（今北京—沈阳）铁路的山海关至北平（今北京）段，白晋（白圭—晋城）铁路的平遥至壶关段，以及正在修筑的德石（德州—石家庄）铁路、沧（州）石（家庄）公路等。
在这些地区和交通线，共驻有日军3个师团的全部、2个师团的各2个联队、5个独立混成旅团的全部、4个独立混成旅团的各2个大队、1个骑兵旅团的2个大队，共20余万人，飞机150架，另有伪军约15万人。
我军参战兵力，计晋察冀军区39个团，第120师（含山西抗敌青年决死队第2、第4纵队等）20个团，第129师（含山西青年决死队第1、第3纵队等）46个团，共105个团，约20余万人。此外，还有许多地方游击队和民兵支援参战。
破击正太路：八路军主力在日军交通干线上发起大规模攻势作战，三路出击，陷敌于瘫痪之中……
正太铁路穿越太行山，全长231公里，连接平汉、同蒲两铁路，是日军在华北的重要战略运输线之一。正太路一旦被毁，山西境内日军的给养补充和掠夺战略物资的外运将发生极大的困难。因此，日军一直以重兵把守。
8月20日20时，是中国抗日战争历史风云中一个特殊的时刻。在八路军总部驻地太行山腹地的王家峪，彭德怀发出战斗号令，正太路破击战准时打响。按照八路军总部的战役部署，此次破击作战分三路同时进行第1路在晋察冀军区司令员兼政治委员聂荣臻的指挥下，以18个步兵团、1个骑兵团、2个骑兵营、3个炮兵连、1个工兵连、5个游击队，分别组成左、右和中央3个纵队、牵制部队和总预备队，破击正太铁路阳泉至石家庄段。
第2路在第129师师长刘伯承和政治委员邓小平的指挥下，以10个步兵团、3个独立营、4个工兵连，分别组成左翼队、右翼队、总预备队和平（定）和（顺）支队，破击正太铁路的阳泉至榆次段。同时对平汉铁路元氏至安阳段、同蒲铁路榆次至临汾段、白晋铁路平遥至壶关段以及邯（郸）长（治）公路等，也作了相应的破击部署。
经数日连续战斗，第129师部队先后攻克了正太铁路线上的芦家庄、和尚足、马首、桑掌、铁炉沟、上湖、燕子沟、坡头、狼峪、张净、冶西、落摩寺等据点及车站多处。至此，除寿阳、阳泉等少数城镇，正太铁路西段基本为我控制。随后，我军在广大参战群众积极协助下，对攻克的铁路、桥梁、隧道进行了大规模破坏，使正太铁路西段陷于瘫痪。
第1路在晋察冀军区司令员兼政治委员聂荣臻的指挥下，以18个步兵团、1个骑兵团、2个骑兵营、3个炮兵连、1个工兵连、5个游击队，分别组成左、右和中央3个纵队、牵制部队和总预备队，破击正太铁路阳泉至石家庄段。
第2路在第129师师长刘伯承和政治委员邓小平的指挥下，以10个步兵团、3个独立营、4个工兵连，分别组成左翼队、右翼队、总预备队和平（定）和（顺）支队，破击正太铁路的阳泉至榆次段。同时对平汉铁路元氏至安阳段、同蒲铁路榆次至临汾段、白晋铁路平遥至壶关段以及邯（郸）长（治）公路等，也作了相应的破击部署。
经数日连续战斗，第129师部队先后攻克了正太铁路线上的芦家庄、和尚足、马首、桑掌、铁炉沟、上湖、燕子沟、坡头、狼峪、张净、冶西、落摩寺等据点及车站多处。至此，除寿阳、阳泉等少数城镇，正太铁路西段基本为我控制。随后，我军在广大参战群众积极协助下，对攻克的铁路、桥梁、隧道进行了大规模破坏，使正太铁路西段陷于瘫痪。
第3路在第120师师长贺龙、政治委员关向应的指挥下，集中20个团的兵力在同蒲铁路北段两侧一些主要路口展开大规模破击战。至8月31日，先后攻克了北龙泉、康家会、丰润村、阳方口等多处据点。为了拔除该段铁路线上日伪军的重要据点五寨城，第120师派出精干人员组成奇袭队，化装潜入城内。于正午时刻，以给敌哨兵送水为由，干掉哨兵，打开城门，里应外合奇袭五寨城，共歼灭日伪军800余人，切断了同蒲铁路北段和忻县至静乐、汾阳至离石、太原至汾阳等公路。
9月2日，日军第36、第37师团和独立混成第4、第9旅团各一部，共8000余人，合击正太铁路南侧安丰、马坊地区的第129师。该师以4个团兵力英勇抗击敌人，毙伤其200余人，掩护了师领导机关的安全转移。9月6日，上述4个团在榆社西北双峰地区将日军1个大队包围，经过一昼夜的激战，歼其大队长以下400余人。同日，第385旅在张建地区设伏，重创向辽县撤退的日军。
在此期间，晋察冀军区乘日军集中兵力向正太铁路南侧反击，北侧较为空虚的时机，以主力4个团，主动向盂县周围之敌出击，收复了会里、上社、下社等6个据点，歼敌200余人。
9月上旬，活动于正太铁路东段的晋察冀军区第3团和第4军分区特务营等部，再度袭击了娘子关和井陉煤矿，有力地牵制了敌人。由于晋察冀军区主力在盂县地区积极行动，向正太铁路南侧反击的日军独立混成第4旅团主力，从9月5日起，被迫陆续回调寿阳、阳泉、盂县地区，并向晋察冀军区部队反击。与此同时，第120师对同蒲铁路忻县至太原段的破击，也使敌人难于继续从该线抽调兵力增援正太铁路。在此情况下，八路军总部为休整部队，以利再战，决定于9月10日结束第一阶段作战。
八路军在第一阶段作战中，由于战役部署周密，准备充分，部队行动迅速，突然而猛烈地破击了日军占领的交通线，使日伪军联络中断，交通瘫痪，猝不及防，陷入被动挨打，一片慌乱之中。
