百团大战第一阶段期间，八路军总部向蒋介石和中共中央发了76份战斗要报。重庆的《新华日报》、《新民报》、《大公报》纷纷刊登百团大战消息，举国欢腾。重庆各界人士也纷纷庆祝。蒋介石也致电嘉奖。
与此同时，延安召开了空前规模的祝捷大会，毛泽东致电彭德怀：百团大战真是令人兴奋，像这样的战斗是否还可以组织一两次?
9月12日，总部领导召开作战会议，总结第一阶段经验。彭德怀走近地图说，“第一阶段正太路破坏得比较彻底，平汉、北宁、津浦、同蒲、白晋及其它公路都已截断。第二阶股的目标是缩小敌占区，扩大根据地，在继续破路的同时，继续消灭敌人有生力量。”说罢，向各部下达作战任务：晋察冀军区发起涞源灵丘战役，力争夺取涞源和灵丘两城，破坏涞灵公路，派少量部队破击同蒲铁路；一二○师破击同蒲路，将宁武至轩岗段彻底摧毁；一二九师发起榆辽战役，力争夺取榆庄、辽县城，并派一部兵力破击白晋路；冀中吕正操部、冀南陈再道部重点破坏沧石、德石、道济路，攻克沿路据点。
9月16日，总部下达百团大战第二阶段作战命令，命令规定自9月20日起，开始第二阶段作战。
几天后，彭德怀收到晋察冀军区战报，说：晋察冀军区第二段举行了涞灵战役。此战役分两个阶段，第一阶段由一分区杨成武指挥攻打涞源，第二阶段由五分区邓华指挥攻打灵丘。
杨成武在涞源地区战斗三年多，对这一带地形非常熟悉，阿部规秀中将就是他指挥部队击毙的。那天，他接到作战命令，静静地坐在桌前，思考了一阵，来源战斗方案便已在脑海中形成。这天天一黑，各团接令后，迅速向攻击位置开进。三团摸到东团堡附近的馒头山，伪装狗叫，匍匐前进。前面的战士熟练地砍断了铁丝网，扑向两个敌游动哨，一人一刀，便结束了两个哨兵的性命。部队神不知鬼不觉地全部摸到了碉堡周围，迅速在各碉堡窗口投进了炸药包。随着爆炸声，馒头山的敌人全上了西天。三团攻占馒头山后乘胜向东团堡攻击。部队刚奔到东团堡，战士们的眼前突然一片雪亮，黑夜瞬间变成了白昼，三团全部暴露在刺眼的探照灯下。原来，当三团在攻占馒头山时，强烈的爆炸声惊醒了东团堡的鬼子，他们知道不妙，一个个溜到碉堡外，三团一到，早有准备的鬼子便“刷”地打开了探照灯，与三团展开了白刃格斗。
原来，驻守东团堡的是鬼子的军官教导大队，这些学员都是各部队有战斗经验和武士道精神的小队长、军曹，战斗力特别强。他们凭着八个相互紧靠在一起的碉堡，负隅顽抗。三团是一支红军老部队，能攻善守，有“金刚钻”的美称。
邱团长借着月光组织部队轮番进攻，二营在一小时内攻克了西南、西北两个大碉堡。轮到三营冲锋时，40名战士在火力掩护下，抬着大梯子奋勇冲向东南方向碉堡。碉堡里的300多个鬼子，其时只剩27个了，他们在甲田大佐的指挥下，把机枪、掷弹筒和弹药集中堆在一起，倒上汽油，点起火。碉堡内突然变得寂静无声，窗口里冒出阵阵浓烟，一股死尸焦臭味顺风飘来。邱蔚大喊一声：“不好!”立即带着部队冲进去。但已迟了一步，27名日军都已烧成黑油条。
东团堡战斗拉下帷幕之时，邓华指挥的灵丘战斗却拉开了序幕。灵丘战斗八昼夜，攻克五个碉堡，歼灭200多敌人。10月10日，整个涞灵战役歼敌1200人，宣告胜利结束。
榆辽战役打得极其艰苦。
榆辽战役是陈锡联指挥的。9月23日夜里11点，一举占领小岭底、管头、铺上等五个据点后， 辽县日军倾巢西援，被预伏在狼牙山的我部击退，歼敌300人。三八五旅向辽县迅猛追击时，和顺、武乡鬼子向管头方向增援，总部发现辽县成了—座空城，无攻击目标，而增援鬼子数量倍增，一下子猛增到8000兵力，便果断命令左集团向红崖头、关地垴转移。
陈赓指挥的右集团向榆社城进攻。榆社是日军转运粮弹的重要枢纽，也是通向武乡、辽县、榆次的必经之地。日军独立混成第四旅团片山旅团长看中了这块风水宝地，派板津大队滕本中队死守榆社。
陈赓带着右集团六七二团、十六团和决死一纵队的二十五团、二十八团，到离榆社城十里外的一个村庄隐蔽着。他把部队安置好后，带着司令部几个参谋来到离榆次3里路的小高地上观察。榆社敌人工事相当坚固。滕本华业于日本工兵学校，有修筑工事的才能。敌人构筑大小碉堡八座，八座碉堡成口字形，相互连结，并配山炮两门、掷弹筒四个、重机枪两挺、轻机枪六挺，准备了足够使用一年的弹药、枪械和粮沬。
陈赓考虑着，城内驻守250余名日军，60余名伪军，总计敌人约300余人，凭我的四个主力团，如果打伏击战，对付这股敌人简直是易如反掌。但这是一场攻坚战。再加滕本精心设计修筑的碉堡工事，给攻坚增添了巨大的难度，要想夺取这场战斗的胜利，谈何容易?经一番仔细观察，陈赓发现离城墙20米处，有一片长方形的小树林，对，就利用这小树林，作为攻击部队的出发地点。
吃过晚饭，他把各团领导召集到指挥所里，将作战方案讨论后，就给大家布置任务。
9月23日夜深人静之时，天地间一片漆黑，陈赓带着部队进入了攻击阵地。鸡唱三遍后，山炮、机关炮雷鸣般朝碉堡轰击。炮击过后，部队神速地向城内攻击，一举占领了四个城门，24日激战一天，炸毁了四个碉堡。这天夜里11点，他们又兵分三路，一路攻击文庙，两路攻击榆社中学。打了两个小时，因敌人施放毒气，陈赓和许多战士中毒负伤。当从昏迷中醒过来，陈赓来到阵地前沿察看，发现问题还是出在敌人碉堡前的20米开阔地上。这里经过两天的激战，血流成河，不少战士都牺牲在这里，黄黄的尘土染成暗红色。他一边琢磨，一边下意识地用脚尖踢着地下的泥块，渐渐地踢了个凹坑。突然，他两眼紧紧地盯着地上的凹坑，受到了启发：这里土质松软，估计四个小时能把坑道挖到碉堡底下。
说干就干!战士们立即利用各种工具，开始挖坑道。25日下午2时，坑道全部挖好，并埋好了炸药。3点正，几声巨响，几个碉堡都被炸出了大缺口，战士们乘漫天的尘雾，一拥而上，抓到39个俘虏。滕本剖腹自杀了。
榆社终于被攻下来了，陈赓的脸上这才露出了一丝笑容。与此同时，决死队一纵的二十八团、二十五团也攻下了王景、沿华小据点。
这天吃晚饭时，总部命令陈赓部队转向红崖头、关地坛设伏，阻击由武乡支援之敌。
陈赓三八六旅在关地脑又坚持了两天，结果是我方兵力越来越少，援敌越来越多，敌人一下子增加到2000人。三八六旅的伤亡不断增加，陈赓无奈，频频向刘伯承告急，经刘伯承再三请求，总部才同意撤出战斗。榆辽战役结束，百团大战第二阶段结束。
10月4日，八路军总部召开作战会议，对第二阶段作战进行总结。左权作总结报告后，请彭德怀讲话。
彭德怀声音洪亮地说：“人有一时不慎，马有一时失蹄。我这个人喜欢横挑鼻子竖挑眼。因为，只有清醒地找出问题，才能在以后的战斗中减少伤亡和失败。第二阶段仗打得很漂亮，但也暴露了不少问题。有的人对时局认识不足，有的人怕打硬仗，还说总部发动百团大战，是违背了中央的游击战方针，还有的人批评我蛮干。中央制订的战略方针基本是游击战，但是你们不要忘了还有一句话，就是不放松有利条件下的运动战。什么叫运动战?既然是运动战，就可以打阵地防御战、运动防御战和阵地攻坚战。因此我不承认我违背中央的战略方针。我也不是蛮干。几十万人参加的大兵团的攻坚作战，能不死人吗?为了赢得歼敌几百几千人，我们牺牲几个人，甚至牺牲几百个人，这叫蛮干吗?我不同意这种说法。”彭德怀越说越激动。
第二阶段结束之际，日军集中10万兵力，对八路军及根据地进行大“扫荡”。彭德怀总结了第二阶段作战经验后，接着下达了第三阶段反“扫荡”的作战任务。
这天，他又埋头看了半天各部战斗简报，自言自语说：“都是些小打小敲，真不过瘾。一定要打几个大仗。”
左权说：“积小胜为大胜，一个团一次能歼灭一二百人就不错了。我们参战的100多个团，坚持打两个月，把无数个小仗歼敌数加起来，不就等于一个大规模的歼灭战了吗?”
“这道理我懂，”彭德怀说，“我的意思是这小规模歼灭战，平时就可以打，百团大战就是要轰轰烈烈，声势浩大。”
左权没有答话。彭德怀说：“你在总部掌握全面情况，我到一二九师去看看。”此时，一二九师主力正在武乡东田、韩壁一带作战。彭德怀来到一二九师指挥所，刘伯承见彭德怀来了，便站起身，敬了个礼，说：“这几天打了不少胜仗，敌第一混成旅团800人由武安进犯阳邑、黄泽关，三八六旅打埋伏，歼敌100多人；新编十旅在和顺至辽县公路弓家沟设伏，击毁敌运输汽车40辆；决死一纵在段村歼灭第三混成旅团200多人；三八六旅在黄崖洞以西设伏，歼灭第四混成旅团200多……”
“彭总，你什么时候来的?”李达走进指挥所。
“你到哪个部队去的，那儿情况如何?”彭德怀急切地问道。
“我从三八五旅来，部队情绪很好。”李达说到这里，指着地图说，“彭总，据三八五旅侦察，日军三十六师团的岗崎大队800人，由潞安向左会、刘家嘴、洪水方向进攻。”
彭德怀听说有800多敌人顿时来了劲，他撸撸袖子，指着地图说：“李达，你们部队在什么位置?”
“我们两个旅和决死一纵都在蟠龙、洪水一带。”
彭德怀从一个参谋手中取过尺子，在地图上量来量去，思索一阵子，兴奋地对刘伯承、李达说：“我看，这800个敌人既然送上门，我们就不要客气了，三八五旅、三八六旅和决死一纵队只要半天路程就能包围住这股敌人，然后一口吃掉它，你们看怎么样?”
刘伯承对武乡、黎城、辽县、榆社、沁县这一带地形非常熟悉，在彭德怀说话之间，他已考虑了如何歼敌的方案。彭德怀说完后，刘伯承指着地图一字一句说：“岗崎大队在三十六师团中，是战斗力较强的一支部队，比我们两个团的战斗力还强。20日岗崎大队从潞安出发，途经桥上、人家岩，遭到三八五旅十四团阻击，23日在洪水、西林遭三八六旅伏击，但未遭到沉重打击，气焰嚣张，企图经左会、关家垴取道向蟠龙进攻。我们可以在关家垴这一带山地集中六个团吃掉它。具体战法嘛——”他顿了顿，眼睛看着彭德怀说，“我不采用四面包围的战法。根据过去的经验，鬼子一旦被四面包围，决不肯投降，困兽犹斗，我们要付出很大代价。我想用‘围师必阙’的战法，故意留缺口使敌人抱侥幸心理逃跑，我们就在缺口处设下口袋。”
彭德怀急不可耐地打断刘伯承的话：“800个鬼子不多，用不着围师必阙了，如果你们兵力不够，把我们总部特务团调上来。”不等刘伯承开口，就对李达说，“你马上以我的名义通知左权，要他命令团长李东潮、政委曹光林，把特务团调到这里，归刘师长指挥。”
一天以后，一二九师将岗崎大队包围在关家垴。第二天下午，一二九师发起攻击。岗崎大队凭20门迫击炮和30多挺机关枪，占领关家垴有利地形，居高临下，对一二九师疯狂扫射。一二九师连续冲锋七次，伤亡五六百人，也没能接近敌人前沿阵地。
第三天拂晓，彭德怀在一二九师指挥所观察发现敌人一个中队占领关家垃以南的高地风垴顶，便命令陈赓带一个团与敌人争夺风垴顶。
就在这时，东南方向飞来20多架敌机，到一二九师阵地上空俯冲扫射，敌人发起了反冲击。—二九师与敌人展开肉搏战。恶战两小时，残存的敌人溃不成军，逃回阵地。彭德怀看到这一情况，吩咐李达命令部队乘胜追击。但是，敌人退回阵地后，立即构筑工事，加固战壕，困兽犹斗。一二九师再次冲向敌人阵地，被狂风暴雨似的子弹迎头泼来，伤亡不小。
部队攻击受挫，许多战士反对这种“牛抵角”的打法。陈赓面对大量伤亡，实在忍不住了，急冲冲地来到师指挥所，向彭德怀、刘伯承报告：“敌机轮番轰炸，敌人困兽犹斗，部队伤亡1000多，请求撤出战斗。”
“报告，”这时陈锡联也来向彭、刘报告部队伤亡情况，也要求撤出战斗。
彭德怀举着望远镜看了一会儿，说：“看样子，本来可以避免的伤亡没能避免。现在还有100多鬼子，大家再坚持一下，打到太阳落山，如果还没解决战斗，我老彭带着警卫员冲上去。”话说到此，他取下帽子，解开衣扣，面孔一板，一挥手说，“你们二位旅长听着，太阳落山一定要拿下关家垴、风垴顶，不然我要挥泪斩马谬，杀头不论大小。”陈锡联、陈赓相视一望，转身便向阵地奔去。
这时左权跑来报告：“和顺、黎城、西林、襄垣的敌人，正向总部驻地砖壁、麻田合击，先头部队逼近总部只有十里路。”他喘了口气，又说，“我们兵工厂黄崖洞附近也有敌人!”
彭德怀果断地对刘伯承说，“关家垴战斗暂停。三八五旅转移到段村方向向增援的敌人出击。三八六旅到西营和蟠龙以东大陌村一线阻击敌人，掩护总部机关突围。”说罢，又对左权说，“兵工厂是我们重点保护目标，你马上到兵工厂，组织护厂部队和机关，设法打退敌人!”
部队撤离关家垴后，三八五旅在段村方向尾击敌人，三八六旅在大陌村、烟里连续阻击3天，掩护总部机关脱离了危险，才撤出战斗。
彭德怀返回总部，接连收到晋察冀军区、一二○师、一一五师、山东纵队的战斗捷报。尤其晋察冀军区采取机动灵活的作战方法，不轻易同敌人决战，不轻易打无把握之仗，专门在夜间袭击敌人。在一个多月内，他们不仅歼灭2000多敌人，还收复阜平、王快、管头、银坊等地。
12月5日，历时三个半月的百团大战胜利结束。此战共进行大小战斗1800多次，共歼灭日伪2.5万人。同时，八路军也付出1.7万人的代价。
百团大战结束后不久，毛泽东收到总部关于百团大战的总结后，致电彭德怀：
德怀同志：
百团大战对外不要宣告结束，蒋介石正发动反共新高潮，我们尚须利用百团大战的声势去反对他。
毛泽东、朱德、王稼祥 (全文完)