在日军主力转取反攻的形势下，第129师各路破击队即由破击作战转入打击出犯日军的作战。

左翼队连日在高坪、道坪、红凹、中兰、卷峪沟地区予敌打击。

特别是卷峪沟约15个小时的阻击战，毙伤敌200余人，掩护师指挥机关、后勤部门及右翼队的转移，战斗后左翼队亦安全转移到外线。

八路军炸毁铁路桥1940年9月6日，左翼队、第772团将太谷出犯之日军500多人包围于榆社西北的双峰地区，激战一昼夜，歼敌400余。

第385旅于6日于张建设伏，重创向辽县撤退的日军。

右翼队于9月3日离开正太线向根据地转移，曾在平定以西打击阳泉出扰日军，消灭日军100余人。

随后，部队即行分散，展开游击战。至9月15日，第129师粉碎了日军万余兵力的连续反击。

第120师为配合正太路破袭战，从8月20日20时开始，对同蒲铁路和晋西北主要公路展开大规模的破击，攻取敌铁路公路线上的据点。

康家会是忻静公路上日军最大的据点，驻有日伪军50余人，其东北石神有敌30人，西南利润有敌10余人，静乐有敌100余人。

第358旅以第4团1个营进攻康家会，2个营在康家会以东的炭窑沟、青龙庄间设伏准备歼灭石神增援之敌；以第716团在康家会以西的砚湾设伏，准备歼灭利润、静乐增援之敌。

8月21日零时30分，第4团第2营向康家会发起攻击，拂晓时将守敌全歼。

由静乐乘2辆汽车增援的日军40人被第716团歼灭，由石神增援之敌也大部被歼。

正太路东段大破袭（沙飞摄）(2)为扩张战果，第358旅以第4、第716团各一部强袭丰润，其余部队负责打援，8月25日晨将丰润山上碉堡攻占。

正组织火力准备攻击猬集山下大庙内的日军时，敌增援部队赶到，攻击部队遂撤出战斗。

第120师独1旅于8月23日开始行动，第715团曾先后2次袭击寨子村，同时袭击岚县。

第2团破坏峪口至圪洞公路数里，又在班家庄以西山地伏击日军，并连袭石门鄢、寺圪塔敌据点。

8月31日凌晨，独2旅第714团猛袭宁武、朔县间阳方口，烧毁了车站，切断了同蒲铁路，战斗毙伤敌120余人，俘日军2人、伪军32人。

暂1师一度袭入五寨；决死第2、第4纵队切断了汾离公路，并一度袭入汾阳以西的王家池；第359旅第717团多次击退柳林出扰之敌。

第120师在晋西北先后作战180多次，歼日伪军800余人，攻克康家会、阳方口、平社、龙泉等敌车站和据点，一度切断了同蒲铁路北段以及忻静、太汾、汾离公路敌军交通线，钳制了日军大量兵力，使其难以增援正太路，有力地支援了第129师、晋察冀军区方面的作战。

百团大战第一阶段大体上在9月10日结束。