1940年夏秋，日本帝國主義在德國法西斯軍隊橫掃西、北歐，取得暫時勝利的刺激下，決心乘美國的戰備尚未完成，英國在歐戰中遭受嚴重失敗而無力東顧之機，“迅速解決中國事變，同時抓住有利時機解決南方問題”。
“集中運用政略戰略的綜合力量，特别要徹底杜絕第三國的援蔣行為，采取一切手段，務使重慶政權早日屈服”，以便早日結束侵華戰争，準備發動太平洋戰争。
為此，日軍在華北地區加緊推行“治安肅正”計劃和“以鐵路力柱，公路為鍊，碉堡為鎖”的“囚籠”政策；在華中攻占襄樊、宜昌，加強對重慶等地的空襲；在西南迫使英、法封閉了從越南、緬甸通往中國雲南的國際公路，切斷了經西南的國際援助；并揚言要“南取昆明，中攻重慶，北犯西安”，以軍事壓力配合政治誘降，企圖迫使國民政府屈服。
日軍全面加強對中國的經濟封鎖，軍事進攻和政治誘降，給中國抗戰增加了更大的困難，國民黨内的一些人更加動搖，妥協投降危機空前嚴重。
為粉碎日軍對華北的全面進攻，打擊其“囚籠”政策，争取華北戰局更有利地發展，并影響全國的抗戰局勢，克服國民黨投降的危險，八路軍總部決定發動一次以破擊正太路為中心的對華北日軍交通線的大規模進攻戰役。
由于戰役發起第3天，八路軍參戰部隊迅速增至105個團，故稱“百團大戰”。
正太鐵路，從河北石家莊到山西太原，全長200餘公裡，橫員太行山脈，把巍巍太行劈為兩截。
它是日軍連接山西、河北的重要交通命脈，也是日軍施行“囚籠”政策的重要支柱之一。
日軍在鐵路沿線大小城鎮、車站和橋梁、隧道附近，均築有堅固據點，各以數十人至數百人守備，并經常派裝甲列車進行巡邏。
鐵路兩側10至15公裡的要點，還築有一線外圍據點。
日軍自诩正太鐵路是一條“鋼鐵封鎖線”。
日軍以此隔絕八路軍總部、第129師活動的太行抗日根據地與晉察冀抗日根據地的聯系，并以此為依托，進攻抗日根據地。
1940年7月22日，八路軍總部向晉享冀軍區、第129師、第120師下達關于以破擊正大路為中心的《戰役預備命令》，并上報中共中央軍委。
《命令》在分析了國内外形勢的變化後指出：八路軍應以積極的行動在華北戰場開展較大勝利的戰鬥，破壞日軍進攻西北的計劃，創造顯著戰績，影響全國的抗戰局勢，興奮抗戰軍民，争取時局好轉。
這是嚴重的政治任務。
為打擊“囚籠”政策，打破日軍進犯西安的企圖，争取華北戰局更有利的發展，決定趁目前青紗帳與雨季時節，日軍對晉察冀、晉西北及晉東南“掃蕩”較為緩和，正大路沿線較為空虛的有利時機，大學破擊正太路。
同時，對其他重要鐵路，特别是平漢、同蒲路，應組織有計劃的總破襲，以配合正大路破擊戰的行動，規定直接參加正太路作戰的總兵力應不少于22個團，要求晉察冀軍區派出10個團，第129師派出8個團，第120師派出4至6個團。
總部炮兵團大部、工兵一部也參戰，在其他鐵路線配合作戰的兵力，由各集團自行安排。
8月8日，八路軍總部下達《戰役行動命令》，确定了戰役部署和作戰地域；晉察冀軍區以主力10個團破擊正太路平定（不含）至石家莊段，重點破擊娘子關至平定段；對邊區周圍的北甯、津浦，德石、滄石、平漢等鐵路，應同時分派足夠部隊破擊之，阻擊可能向正太路增援之敵。
第129師以主力8個團，附總部炮兵團1個營，破擊平定（含）至榆次段，重點破擊陽泉至張淨段；對根據地周圍的平漢、德石、同蒲、白晉路及邯大、臨屯公路，應同時分派足夠部隊破擊之；對平遼公路應派有力部隊積極活動，第120師以4至6個團破擊平遙以北之同蒲路及汾離公路；破擊同蒲路部署應以主要乒力置于陽曲南北地區，阻敵向正太路增援，并力求以約2個團進至榆次南北地區，配合第129師作戰；對晉西北腹地内各個敵據點及交通線，應分派部隊積極破襲。
總部特務團集結于下良，西營地區待命，戰役統一由八路軍總部指揮。
戰役發起時間為8月20日。
戰役首先從正太路發起，爾後迅速擴展到除山東以外的整個華北地區和主要交通線，其中包括：冀察全境、晉綏大部和熱河南部地區；正太、平古路全線，安陽以北之平漢路，德州以北之津浦路，臨汾以北之同蒲路，歸綏以東之平綏路，北甯路之山海關至北平段，白晉路之平遙至壺關段，以及正在修築的德石路、滄石公路等。
在這些地區和交通線，駐有日軍3個師團及另2個帥團的各2個聯隊，5個獨立混成旅團及另4個獨立混成旅團的各2個大隊，1個騎兵旅團的2個大隊，共20餘萬人，飛機約150架，另有僞軍約1.4萬人。
其中駐正大路沿線及其附近地區的有獨立混成第4旅團（駐娘子關及其以西，司令部駐陽泉）、第8旅團（駐娘子關以東，司令部駐石家莊）、第9旅團（駐太原附近地區）。
八路軍參戰兵力，計晉察冀軍區39個團，第120師（含決死第2、第4縱隊）20個團，第129師（含決死第1、第3縱隊）46個團，共計105個團，20餘萬人。
此外，尚有許多地方遊擊隊和民兵參加作戰。
百團大戰經曆了兩個主動進攻階段和一個反“掃蕩”階段。
戰役第一階段（8月20日至9月10日），中心任務是破擊日軍交通線，重點摧毀正太鐵路。
8月20日夜，正太路破擊戰全面展開。
八路軍參戰部隊避開日軍的外圍據點，直接隐蔽運動到正太路兩側，突然發起全線攻擊。
日軍事前毫無察覺，措手不及，一時全線被動。
晉察冀軍區在司令員兼政治委員聶榮臻指揮下，以8個步兵團、1個騎兵團又2個騎兵營、3個炮兵連、1個工兵連和5個遊擊支隊，組成3支主力縱隊（即右縱隊、中央縱隊、左縱隊）、1支鉗制部隊和總預備隊，擔負正大路作戰任務，破擊正太路之陽泉至石家莊段，同時，對平漢路高碑店至石家莊（不含）段、北甯路北平至山海關段、津浦路泊頭鎮至唐官屯段及滄石公路等，也作了相應部署，要求必須切斷上述日軍交通線，保證主攻方面作戰的順利進行，此