1940年春天以后，日本侵略者将不少兵力移到后方，对抗日根据地不断进行“扫荡”。他们依靠交通线和据点扩张占领区，对抗日根据地实行“囚笼政策”、“三光政策”，从而迫使根据地缩小。到夏天，大片华北抗日根据地变成了游击区，很多县城被敌人夺了过去。华北形势危急。
在华中，日军攻占宜昌，窥视陪都，大肆轰炸重庆，以军事压力配合政治诱降。在华南、西南则封锁桂越、滇缅公路，断绝国际交通。这些军事、政治、经济攻势，给中国的抗战造成了极大困难。
当时德、意法西斯在欧洲战场接连取得暂时胜利，更给处于困难之中的中国各阶层人士的心头蒙上了一层阴影。一时间，国内一部分人的悲观失败情绪再度抬头，妥协投降空气再度弥漫，中国抗战面临空前的危机。
面对这种严酷的现实，1940年7月，中共中央在《为抗战三周年纪念对时局宣言》中指出：“现在是中国空前投降危险与空前抗战困难的时刻，”表明了当时的国内形势。为克服投降危机，争取时局好转，八路军总部正在研究组织一次大规模的对敌作战行动。
此时，在华北前线指挥作战的彭德怀心急如焚。
怎样给敌人一个真正沉重的打击呢？这是彭德怀一直在考虑的。他与副参谋长左权不断地讨论着。
经过研究，最后选定在正太路上进行破袭。这条铁路从石家庄到太原，横穿太行山脉，连接平汉线和同蒲线，沿线有两个大煤矿，是日军的重要运输线。当时，日军在这条线上的守备力量也比较薄弱。
7月22日，总部将破袭正太路的作战计划上报中央军委，同时将《战役预备命令》发给129、120师和晋察冀军区。
各地部队接到总部司令后，立即开始行动。短短1个月之内，侦察敌情、部署兵力、储备粮草等等工作都做好了。
8月20日，八路军各参战部队冒雨隐蔽在正太路两侧。晚上8时，战斗全面打响。正太路沿线各处，突然响起了密集的枪声。刹那间，一颗颗攻击的红色信号弹腾空而起，划破了夜空，各路突击部队简直像猛虎下山，扑向敌人的车站和据点，雷鸣般的爆炸声，一处接着一处，响彻正太路全线。
日军事先毫无准备，仓促应战，被打得落花流水。在东团堡歼灭战中，日军突围无望，中佐井田仰天长叹。他命令残存的27人投火自焚。
捷报不断传到总部：娘子关天险，被攻克了。在正太路战役中，八路军战士一夜之间把从榆次到石家庄的所有敌军据点，包括桥梁、隧道、车站等都加以摧毁，还破坏了井陉煤矿。冀南军民冲破敌人的严密封锁，把该区敌人的公路全部破坏。有的地区铁路桥梁被炸毁，铁轨被运走。敌人的交通陷入瘫痪。
总部原来计划调22个团参加战役，但实际上还不止这些，因为这样的兵力是无法取得这样大的成果的。总部马上了解到，战斗打响后，各地武装力量也自动参加了战斗。作战科长统计了数字后向彭德怀报告说，参战部队共有105个团。彭德怀听后高兴地笑了，他说：“哦！你们算了这个数啦！好，零头不算，我们就把这次战役叫‘百团大战’吧！”从此，“百团大战”的名称就传开了。
日军在受到沉重的打击后，急忙从各地调来3万多人，对根据地进行报复性的“扫荡”。因此，从10月上旬开始，八路军转入了反“扫荡”斗争。到12月5日，敌人的“扫荡”被粉碎，百团大战告一段落。这样，经过3个半月的战斗，百团大战取得了重大胜利。
在百团大战过程中，华北各根据地的人民群众给了八路军以有力的支援。他们配合部队破路、平沟、拆墙，并帮助部队运送弹药、给养伤员。在有些地方，以群众为主破坏了大量铁路和公路。在支援八路军作战中，涌现出了许多可歌可泣的英雄人物。如和顺县寺沟村的一位老大娘，在日军逼近本村的危急时刻，一连把7个伤员背进山沟隐蔽。广大人民群众的大力支援，是百团大战取得胜利的重要因素。
百团大战期间，八路军及民兵总计作战1800多次，歼敌3万人，破坏铁路474公里，公路1500余公里。在这次大战中，尽管八路军也付出了巨大牺牲。但这次大战是八路军在抗日战争中歼敌和缴获最多的一次战役。百团大战的胜利，提高了中国共产党领导下的抗日武装的军威，使得八路军“游而不击”的谎言不攻自破，表明了中国共产党领导的人民军队已经成为敌后抗战的主力，敌后战场成为抗日的重要阵地。
百团大战的胜利，增强了全国人民抗战必胜的信心。捷报传来，举国上下一片欢腾，百团大战的胜利还打乱了日本急于结束中日战争、以便抽出深陷于中国战场的日军主力北对苏联、南攻英美的战略计划，迟滞了日本准备南进的步伐，给英、美及东南亚各国带来了战略上的利益，因而在国际上引起了很大反响。
