於194o年的日軍來說，麻煩還不止這些，除了正面戰軍在華北敵後地區，所廣泛開展的人民游擊戰爭才是侵華日軍最大的夢魘——對於那些敵後抗日武裝所建立起來的抗日武裝根據地，日軍除了不斷逐漸以華北方面軍的兵力，對八路軍進行大小規模不斷的合圍、掃蕩，討伐之外，還利用各種漢奸偽政權，頻頻的向抗日根據地實施『強化治安運動』，企圖消滅在將大量日軍牽制在華北的抗日力量。
對於華北的八路軍，日軍甚是頭疼不已，從平型關到神頭嶺，直至到黃土嶺讓駐蒙軍獨立混成第2團長阿部規秀中將斃命的黃土嶺，華北方面的日軍頻頻遭到慘重損失。
而由於至1939年秋冬，支那事變之初，用於進攻華北的主力師團，或是已被調至武漢第11軍隸下、或是用於廣西方面的作戰，或調返回至朝鮮、國內，進行對蘇警戒、要地守備、休整補充，畢竟諾門罕之戰後，日軍更是強烈的將蘇軍作為敵對目標了。
由於第1師團、第19師團、第11團已經先後調回國內，轉為復員了，所以華北方面軍所負責的晉察冀地區的守備，只得交給新成立的第32師團、第35師團、第36師團、第37師團、第師團、獨立混成旅團等部隊擔任。
至194o年夏季，日軍華北方面軍的兵力約為25萬人，以多田駿中將為方面軍司令官、笠原聿雄中將為參謀長，司令部設立在北平。
下轄第1軍，軍司令官為筱義男中將，參謀長田中隆吉少將，軍司令部設立在太原轄：師團部設立在長治的第36師團，師團長為井關中將；師團部設立在運城的第37師團，師團長為安達二十三中將；師團部設立在臨汾的第師團，師團長為田邊盛武中將；此外還有負責治安的獨立混成旅團，獨立混成第3旅團控制在縣；獨立混成第團控制在陽泉；獨立混成第9旅團控制在太原；獨立混成第16旅團控制在汾陽。軍直屬的野戰重炮兵第2旅團則是部署在太原。
第12軍則是軍司令部設立濟南，司令官為飯田貞固中將、參謀長本鄉義夫少將，下轄師團部設立在徐州的第211師團師團長－鷲津鉛平中將；師團部設立在兗州的第32師團，師團長－木村兵太郎中將；獨立混成第5旅團控制在青島；獨立混成第6旅團控制在:縣；獨立混成第7旅團控制在惠民；獨立混成第1團部署在濟南。
駐蒙軍司令－岡部直三郎中將、參謀長－高橋茂壽慶少將，軍司令部設立在張家口轄師團部設立在大同的第26師團，師團長－黑田重德中將；小島吉藏中將的騎兵集團，司令部設立在包頭；獨立混成第2旅團部署在張家口
方面軍直轄部隊包括有師團部立在天津的第27師團師團長－本間雅晴中將；師團部設立在開封的第25師團，師團長－原田熊吉中將；師團部設立在石家莊的第11師團，師團長飯沼守中將；獨立混成第1旅團控制在；獨立混成第團控制在石家莊；獨立混成第15團控制在北平；騎兵第團部署在商丘。
下轄有第6o戰隊、第15戰的第1飛行團。
這樣一來。在華北、內蒙方向地日軍隊計為9個步兵師團、1個騎兵集團、12個擔任治安作戰地獨立混成旅團、1個野戰重炮兵旅團、1個飛行團。這些部隊。被華北方面軍沿線部署在鐵路、公路線側。以便於向華北各抗日根據地。不斷地進行掃蕩。以擴大其佔領區。同時還可以對抗日根據地推行偽化與進行封鎖。
而華北地游擊武裝則為力地打擊日軍所推行地強化治安和蠶食政策根本徹底破壞日偽軍賴以進行機動掃蕩地鐵路、公路；牽制日軍企圖向正面戰爭地進攻。7月22日路軍總部下達了該作戰地戰役預備命令。月日下達了戰役行動命令。
根據作戰命令規定察冀軍區破襲正太鐵路由石家莊至陽泉以東地段。第129師破襲正太鐵路由陽泉至以西地榆次地段。第12o師破襲縣以北地同蒲鐵路以及汾陽至離石地公路。並以一定兵力位於陽曲地南北地區敵向正太鐵路增援。同時各部在破襲敵交通線地同時。相機攻擊敵據點並阻止其增援。
整個作戰分計劃分為三個階。從月2o日至9月1。為第一階段。計劃動全面階段從9月22日至1月2日。繼續殲滅敵軍；第3階段從16日至12月5日。則是準備對敵進行大規模地反掃蕩。以破壞敵賴以進行掃蕩地鐵路、公路和通訊設施。消滅大量地日軍。摧毀敵軍事據點。擴大抗日根據地。鼓舞全國人民地抗戰信心。使敵控制地石太鐵路、平漢鐵路北段、同蒲鐵路北段。在短時間內無法通車為主要作戰目地。
而這次計劃中地大破襲戰。恰恰正處於農作物地旺盛生長時期。因而對大部隊地集結、開進、接敵、防空等方面。均帶來了有利條件。所以。八路軍方面對重點地正太鐵路沿線作戰。規定不得少於22個團。同時對平漢鐵路北段、同蒲鐵路北段、白圭至長治地鐵路亦進行破襲。關於各部隊地具體任務及兵力部署。第2戰區副司令長官兼八路軍總司令朱德、八路軍副總司令彭德懷。於作戰開始後地月22日。在給重慶蔣介石地電報中。作了如下報告：
委員長蔣鈞鑒
一奉委座迭次電稱，敵在太原集中兩個師團之兵力，漸增強晉南，準備進攻潼、洛。又據職部各兵團迭次報稱，關外之敵向關內增加，津浦及冀中、冀南敵6續南移，向隴海東段集中，似有進攻潼、洛犯我西北，斷我西北國際交通線企圖。
二為打擊敵人企圖，配合晉南及華中各軍作戰、保衛西北，打破敵消滅華北抗日根據地這一政策的毒計，職部決以組織百團兵力，對正太路進行大規模的進攻戰，限期截斷該線，徹底毀滅鐵路交通及主要公路線，進行大規模的破壞，截斷其交通，以徹底粉碎敵寇進攻西北之企圖，爭取整個戰局之好轉。百團大戰已經歷1月餘之準備，但恐電報機密不密，恐有洩漏故未早報，特此申明。
三百團大戰除部之115師主力、山東部隊未編入戰鬥序列外，12o師、129師、晉察冀軍區各部主力，及決死隊之請求參戰部隊，計o5個團，這是華北抗戰以來空前未有之集結主力，向敵進攻。謹將大戰兵力部署報告如下：
甲、正太線2o個團
乙、平漢線由盧溝橋至段15個團
丙、同蒲線大至洪洞段12個團
丁、津浦線由天津至德州個團
戊、汾、軍公路6個團
己、白晉線6個團
庚、北寧線兩個團
辛、平綏線兩個團
、滄石線團
癸、德石線團
子、濟線3個團
丑、代縣至蔚縣團
寅、平太線至大同6個團
卯、遼幹線遼縣、平順3個團，寧武、岢、靜樂團
共15個團並已分為3個團。分由聶榮臻，賀龍、關向應，劉伯承、鄧小平指揮之。大戰已於月2o日2o時開始戰鬥，序戰勝利已全部取得正太全線交通截斷，大戰正在展中。
戰況請見詳報，請分電各戰區、各部隊，抑制當前之敵，以利大戰之進展。謹電奉聞。
朱德
彭德懷養日
而從月2o日晚開始，在華北地的八路軍根據命令，從這個夜晚開始，動了日軍華北方面軍事先毫無察覺到的突然大規模進攻。
由於八路軍這次動的百團大戰，其破襲重點是由石家莊至太原的鐵路、敵軍據點、鐵路沿線的井、陽泉煤礦和白圭至長治鐵路及平漢路北段，當時防守在這些鐵路沿線的，是日軍獨立混成第團、獨立混成第團、獨立混成第9旅團、獨立混成第3旅團、獨立混成第1旅團，第36師團、第11師團、獨立混成第1、第15團。所以作戰針對，也是以這些日軍部隊為主要作戰方向。
雖然華北方面軍司令部的第2，經常以巡邏隊、諜報隊、電台偵聽、破譯密碼、電台定位、收集報紙雜誌、詢問出入抗日根據地的行人等手段，觀察、判斷八路軍及抗日根據地的動態。但由於八路軍的嚴格保密措施和使華北日軍在遭到這次猛烈攻擊前，對危險一無所知。故而整個破襲作戰完全的達到了突然性和欺騙性。