制定囚笼政策后，日军为了达成围杀八路军的根本目的，以正太铁路为支点，开始频繁的派兵对八路军在华北地区的各个根据地，进行残酷的扫**与掠夺，穷凶极恶的日本侵略者在扫**过程中烧杀抢掠无恶不作，不但对华北各根据地的八路军形成了巨大威胁，也给当地百姓带来了巨大的苦难，为了打破日本人的"囚笼政策"，八路军副总指挥彭德怀率先提出了"造势制敌"、化被动为主动的行动方针。
1940年春，彭德怀、左权、刘伯承、邓小平、聂荣臻等八路军高级将领就开始正式商讨大规模破袭正太铁路的战役可行性，1940年7月，八路军总部制定出了详细破袭正太铁路作战计划，一边提交到了"延安"，一边向一二零师、一二九师以及华北八路军各根据地传达了正式发动战役前的动员命令，在最初的作战计划中，八路军总部计划动用二十二个团，对正太铁路进行破袭，其中一线部队的十个主力团作为主攻，负责拔除最靠近正太铁路的日军据点、破袭正太铁路，二线作战部队的十二个团负责破坏正太铁路周边的公路、拔除正太铁路外围据点，阻敌增援。
此外，一二零师、一二九师以及八路军华北各根据地其他作战部队，监视各自作战区域内的日军，相机而动，随时准备策应和支援正太线上的大破袭，也正是在这项作战计划中，八路军总部给八路军各部以及华北各根据地、各军区赋予了"相机而动"、"策应支援"的作战权限，最终，原本的破袭正太铁路作战计划，才逐渐演变成了搅动整个华北战场战局的百团大战。
据相关统计，在战役发起的第三天，我方参战部队已达一百零五个团，被彭德怀将军亲自称之为百团大战。
整个百团大战过程可分为三个阶段：一是，原作战计划中的破袭正太铁路阶段；二是，持续扩大战果阶段；三是，反日军报复性扫**阶段。
百团大战第一阶段，从1940年8月20作战命令下达开始，持续二十天左右，在9月份中旬结束。在这一作战阶段，八路军很有策略的将首要攻击点选在了河北、山西交界的娘子关一带。因为娘子关一带扼守太行山险要地段，拔除、破坏了娘子关一带的日军据点和铁道线，相当于基本切断了盘踞山西日军与盘踞河北日军之间的联系。
八路军经过数次战斗，用了五天时间，在8月25日娘子关一带的日军据点基本被拔除，这一段的交通线路被全部破坏，日军东西交通在这里被完全断绝，在此后的不到十天的时间内，八路军各作战部队分头行动，在东西两线对正太铁路开始实施全面破袭战，截止9月3日，正太铁路完全瘫痪，八路军总部及时下达新命令，命一二九师在和顺县、辽县一带攻打增援日军，命晋察冀军区出动四个主力团攻打盂县和寿阳一带的日军据点。以此打击日军在正太铁路太行山一带的外围重要军事节点。
百团大战第一阶段的作战任务顺利圆满的完成后，全军上下备受鼓舞。"延安"得知战果后，很快在9月10日向八路军、新四军做出继续扩大战果的如下指示："我八路军新四军全部力量，在目前加强团结时期，应集中其主要注意力于打击日军，应仿照华北百团战役先例，在山东及华中组织一次至几次有计划的大规模的对敌进攻行动，在华北则应扩大百团战役行动到那些尚未遭受打击的日军方面去，用以缩小敌占区，扩大根据地，打通封锁线，提高战斗力。"
根据这一作战指示，百团大战正式进入持续扩大战果的第二阶段。