第三階段作戰，八路軍與日軍進入“掃蕩”與“反掃蕩”狀态。
10月下旬，日軍獨立混成第4旅團，也就是在八路軍破襲戰中遭打擊最慘重的旅團，派崗崎大隊600人進犯八路軍總部的水腰兵工廠，進行“掃蕩”。
水腰地處太行山脊黎城縣的黃崖洞岩谷中，四面險峰環抱，隻有南面絕壁有一天然裂縫，可以容人出入，所以起名叫“甕屹廊”。
一年前，朱德、彭德懷八路軍領導人親自察看地形，把總部的軍械所遷移至此。
為建設自己的軍事工業，朱德、彭德懷等人對這個兵工廠，不知傾注了多少心血。
為對付敵人掃蕩，彭德懷派總部特務兵堅守，以一個連的兵力把守甕屹廊。
得知崗崎大隊竟不費吹灰之力進入我這個軍事重地，彭德懷勃然大怒，親自追查原因，下令以軍法處決了未經抵抗擅自撤守的連長，并命令部隊準備作戰。
他要親自懲罰這股敵人。
29日下午，從黎城回武鄉的彭德懷，看到一路上被日軍“三光”後血淋淋、空蕩蕩的村落，一面騎馬飛走，一面咆哮：
“……殺人放火，還了得！堅決消滅之一路敵人！”
此時，敵人就在蟠龍、關家垴附近宿營，而129師的陳赓旅、薄一波的決死1縱隊一部也在關家垴附近集結。
彭德懷當天晚發令殲敵：
——劉伯承、鄧小平指揮386旅、10旅各一部；
——陳赓指揮386旅一部，決死1縱隊25團、38團各一部；
——彭德懷親自指揮山炮連。
30日晚，日軍突然以一個中隊攻占了關家垴西南之鳳垴頂高地。
第二天晨，總攻開始，激烈的戰鬥同時在關家垴和鳳垴頂展開。
在關家垴，129師冒着敵機的輪番轟炸掃射，迅速突破日軍防禦陣地，經多次白刃搏鬥，将日軍大部殲滅；鳳垴頂的敵人組織猛烈的側射火力，嚴重威脅着關家垴的攻擊部隊，129師被迫增兵猛攻鳳垴頂，一天連續10次猛攻，未能奏效。
又有2000多日軍趕來增援。
就在這時，彭德懷與劉伯承、陳赓之間，由于在如何打敵問題上産生分歧而發生争執。
陳赓建議用八路軍擅長的伏擊戰術來殲敵，以減少部隊的傷亡，彭德懷沒有采納，