16日至18日，各路日軍以奔襲動作，占頌晉察冀軍區第1軍分區的易縣松山、第2軍分區的平山蚊潭莊、第3軍分區的唐縣唐梅、第4軍分區的平山會口、六嶺關和雁北地區的靈丘下關，完成了對第3、第4軍分區的合圍。
為打破日軍的合圍，晉察冀軍區以三分之一的主力團、地區隊及邊沿區的縣區地方武裝、武工隊，越過封鎖溝，深入敵占交通線，展開破擊作戰，切斷日軍的後方供應，破壞其後方設施，以三分之二的主力團和地區隊于内線，以營、連為單位，結合民兵，廣泛開展遊擊戰，在日軍必經之地，大量埋設地雷，并依托有利地形，以阻擊，側擊手段，遲滞、消耗與疲憊日軍。
至9月下旬，各路日軍始進入根據地中心區，并依托臨時據點實行分區“清剿”，大肆進行燒殺搶掠。
針對日軍“掃蕩”的特點，晉察冀軍區于9月20日指示各軍分區，利用青紗帳，積極主動地打擊敵人，粉碎敵之“掃蕩”，各軍分區根據軍區指示，大力組織射擊組、爆破組與民兵的遊擊組相配合，展開麻雀戰、地雷戰，扼守要道、隘口，打擊“清剿”之敵。
當日軍圍攻阜平東北之神仙山和完縣西北的青虛山時，為掩護邊區黨政軍領導機關和貯藏在該地的大批彈藥物資，第42團和第2團一部堅守制高點，與日軍苦戰多日，在第6團、特務團等部配合下，将日軍擊退。
25日，晉察冀軍區又令各軍分區，除以一部兵力分散活動于中心區及敵後進行遊擊戰外，适當集中主力打擊小股“清剿”之敵，迫敵縮小“清剿”範圍和縮短“清剿”時間，遵此指示，堅持内線的部隊，适時集中兵力給“清剿”日軍以沉重打擊。
同時，在外線的部隊則向敵後交通線和據點發動猛烈攻擊。
日軍在其後方據點不斷遭到打擊的情況下，被迫協調“掃蕩”的兵力回援其後方，并加強交通線的守備。
從10月中旬開始，反“掃蕩”作戰進入第二階段。
日軍在其兵力不足的情況下，不得不縮小“掃蕩”範圍，并改以搶糧和合擊根據地領導機關為主，從10月13日起，日軍集中兵力對唐河、沙河、滹淪河流域的主要産糧區進行“掃蕩”。
晉察冀軍區以一部兵力，掩護黨政幹部分赴各産糧區領導群衆搶收糧食，進行堅壁清野。
同時，集中主力，堅決打擊分散“清剿”之敵。
至10月下旬，根據地軍民已搶收完唐河、沙河、滹沱河流域85％的糧食。
日軍在其搶糧計劃破産後，即企圖集中兵力與八路軍主力決戰。
晉察冀軍區立即以主力一部轉向外線打擊日軍，大部分散堅持内線鬥争。
至11月上旬，日軍尋找八路軍主力決戰的企圖又告落空。
自11月中旬，反“掃蕩”作戰轉入第三階段。
日軍在根據地軍民的連續打擊下，傷亡已達7000餘人，且後方不斷遭到襲擊，遂自11月中旬開始，改以一部兵力進行有重點的小規模奔襲合擊，掩護其主力分批撤退。
晉察冀軍區則以在内線的主力部隊與在外線的部隊緊密配合，分别在盂縣以北的上莊、涞源東南的曹莊台和平山雙石洞等地給日軍以重創，迫使日軍慌忙撤退。
至12月15日，反“掃蕩”作戰勝利結束。
晉察冀抗日根據地北嶽區軍民在曆時3個月的反“掃蕩”中，共作戰4200餘次，殲滅日僞軍1.1萬餘人，攻克和逼退日軍據點、碉堡200餘處，并一度攻入保定、望都、唐縣、完縣、渾源等13座城鎮，炸毀火車13列，擊毀坦克3輛、汽車240餘輛，擊落飛機1架，不僅恢複了根據地的原有地區，而且在敵占區收複村莊1000餘座。
八路軍傷亡2427人，在這次反“掃蕩”中，日軍大肆燒殺，制造了阜平平陽、易縣寨頭、平山南崗等許多慘案。
在8個縣中，即燒毀房屋13萬間，搶走牲口1.2萬餘頭，殺害群衆5000餘人。
日軍在“掃蕩”北嶽區期間，于9月15日至12月中旬，以獨立混成第8、第9旅團及關東軍和僞軍各一部，共1萬餘人，對冀東抗日根據地之長城以南灤河兩岸和西部平原地區進行分區“掃蕩”，企圖驅逐冀東八路軍，重新控制冀東平原特别是沿海地區，并乘秋收之際搶糧。
冀東八路軍改變過去反“掃蕩”時以主力向外線轉移的方針，采取在内線分散靈活地穿插和轉移，與日軍周旋，尋機殲滅小股“精剿”和搶糧之敵的方法，經過3個月的反合圍、反“清剿”鬥争，打破了日軍驅逐八路軍和控制冀東的企圖，迫使日軍退回交通線和中心城市。