日军华北方面军及伪军，连续遭到八路军主力部队的两个阶段打击后，深感对其威胁的严重性，日军华北方面军参谋部指出：“共军的机动游击战法极为巧妙、顽强，成为我治安上最大的祸患。他们回避与日军直接战斗，采取乘日军配备空虚，搜索我小队进行袭击等方针。但最近在8月20日以后放弃了以往的方针，对山西、河北的全部及蒙疆的一部分地区，果敢地进行了前所未有的、全面的、有组织的出击。破坏铁路、公路、通信线路以及袭击日军的小部队。要考虑共军此种企图，在今后长时期内是否还会断然进行，或者根据兵力的扩大而采取某种新的作战方式。”又说：“国内外形势虽然对华北共产势力未必有利，但以之作为肃正对象予以剿灭，不消说，则是确保治安的中心课题。尤其是共军移驻华北更加直接影响华北治安，因此要特别注意其动向。”
为稳定华北局势，巩固其占领区，日军华北方面军从10月6日起，先后对太行、晋察冀、太岳和晋西北敌后抗日根据地，进行了疯狂的报复性“扫荡”。所到之处，见人即杀，见粮即抢，见女即奸，“企图变我根据地为焦土”，“民众伤害极大”。
针对日伪军的报复“扫荡”，八路军总部于1940年10月19日向晋察冀军区、第一二○师、第一二九师发出了反“扫荡”的作战命令。指出：日伪军抽集各地兵力向我山岳地带大肆“扫荡”，片山旅团长亲自指挥五六千人向太北“扫荡”，与我一二九师主力作战周余，现已分头退返原地。平西正处在紧张的“扫荡”与反“扫荡”作战中；同时，敌寇对晋察冀边区周围亦在集结兵力，估计敌对平西“扫荡”。太北敌一部气菔旅团三个连队返回正太路后，均可能向边区转进，开始“扫荡”晋察冀边区。要求平西反“扫荡”作战，应以进行坚决的游击战为展开方针，消耗疲劳敌人，求得部分地消灭敌人，但不值（宜）作较大的决战；“晋察冀边区应立即准备粉碎敌之‘扫荡’之作战，党政军民应切实配合，进行深入之战斗动员，虽（部队）应集结适当位置，妥为休养，准备坚决地消灭一两路进犯之敌”。“为配合晋察冀边区反‘扫荡’作战，一二九师应即以不少于三个团之兵力逼近并破袭正太路，一二○师以四个团之兵力破袭雁门关南北之同蒲路，冀中区应以有力部队破袭平汉线，平西区应以有力部队向南配合作战。各该区均应注意与摄取最密切之联络。”
11月11日，彭德怀又发出了《动员起来，作坚决的反“扫荡”》的指示，指出：“目前敌向我们抗日根据地之‘扫荡’比以前任何一次都要严重，这不仅是企图抢夺华北，而且是以积极反共毒计诱蒋投降。我们必须足够的估计此次大‘扫荡’之严重性、残酷性。长期的反复‘扫荡’，哪怕是反‘扫荡’，亦有可能遭到敌之烧杀。动员引起党政军民深切注意，全体动员起来，保卫根据地，保卫家乡，坚决打击敌人的疯狂的大‘扫荡’。”又指出“此次敌‘扫荡’实行见人即杀、见屋即烧、以及见一切牲畜粮食均全部烧完”的政策，要求“空舍清野的工作党员认真检查”。要求“广泛的游击战争，坚决打击消灭敌人，分散部队，使敌不敢放手分散烧屋杀人。集中主力在有利情况下歼灭敌人一两个大队”，“为保持长期继续反扫荡胜利，必须准备预备兵不断的补充主力”。
根据八路军总部的命令和指示精神，第一二九师、晋察冀军区、第一二○师部队，在太行、太岳、晋察冀、晋西北等各敌后抗日根据地人民群众的大力支持下，发扬连续作战和不怕牺牲的作风，自1940年10月6日至1941年1月24日，展开了英勇的反“扫荡”作战。
10月6日，武安日军800余人，出犯阳邑、黄泽关一带。11日，日军第四独立混成旅团一部由辽县附近出发，第三十六师团一部自潞城附近出发，共3000余人，南北呼应，“扫荡”辽县、潞城、涉县、武乡之间地区，以图合围肃清榆辽公路以南，武乡、蟠龙以北地区。面对日军的攻势， 第一二九师措手不及，除新十旅及时转至外线外，三八五旅、三八六旅、决死一纵队被日军包围在了合击圈内。师部被迫以三八五旅、三八六旅、决死一纵队在内线节节抵抗，新十旅于外线寻机歼敌。11日，日军三十六师团一部千余人击破决死一纵队，攻占黎城西之上连镇，并东渡漳河，进陷狼庄。12日，武乡日军千余人击退三八五旅与三八六旅各一部之阻击，攻陷蟠龙。14日，日军自洪水、蟠龙、西营一线东犯东田、左会，与三八五旅、三八六旅激战，我军伤亡惨重。15日上午，新十旅两个团在和辽公路弓家沟伏击日军运输队，毁汽车40余辆，歼敌百余人。16日，我三八五旅与三八六旅分向进犯东田、左会之敌夹击，敌分路向洪水、襄垣、潞城撤退。17日，该敌退回出发地。
从11月17日起，日军三十七师团、第十六独立混成旅团、四十一师团各一部由沁县、平遥、介休、霍县、洪洞等地出发，约7000人“扫荡”太岳区。第一二九师所属太岳军区将主力编成沁（源）东、沁（源）西两个支队，在游击队和民兵的配合下，活动于沁河两岸，寻机打击日军，至27日，歼日军近300人，迫使其于12月5日撤退。
从10月13日起，日伪军以万余人“扫荡”平西（今北京以西）抗日根据地，11月9日，日军一一O师团等部及伪军1.4万人，向一军分区“扫荡”。保定、满城日伪军由东向西，易县、大龙华、王安镇、涞源、插箭岭之敌由北向南，相互配合，企图压迫我军于狭小地区内进行决战。
10日，晋察冀军区下达反“扫荡”作战方针，要求各部在敌进攻的头一阶段，避敌锋芒，坚壁清野，以积极的游击战，最大限度地疲惫与消耗敌人，主力兵团于机动位置，准备于适当时机打击敌人，歼灭敌之一路或两路，以扭转战局，粉碎敌之“扫荡”；一切后方机关均须适当编组，独立自主分散于适当地区转旋隐蔽。12日，针对日军的烧杀与破坏行动，又指示：主力仍可分散一部（不超过三分之一的兵力）坚决打击烧杀之敌。
11月9日，日伪军6000余人从涞源、保定、易县出发，连续合击管头、银坊、黄土岭、神头等地，与我一军分区部队激战。12日，一军分区各部相继撤出战斗，日军在烧杀一番后也分路撤退。14日，敌之一路800余人由吴家庄向苑岗撤退途中遭一军分区一团和二十五团截击，敌在飞机掩护下突破我军阻击线退回满城。
12日，日军2700余人由完县、唐县、定县、正定、行唐出动进犯三军分区所属地区。14日，定襄、东冶、五台日伪军约2600人分两路出犯阜平及其西南地区。日军东西两线策应，在击破我第三和第五军分区部队的阻击后，于16日合击阜平以北之台峪。在此之前，晋察冀军区司令部及第三、第五军分区指挥机关和二团、三团、六团等部已适时跳出了敌之合围圈，转至外线。而担负掩护任务的游击军却损失惨重，司令员王溥、政治部副主任郝玉民以下100余人英勇战死。18日晚，该敌击退三军分区部队之阻击后，进占阜平。19日，由祖培堡出犯之敌1200人于20日攻占吴王技。
就在军区主力于根据地内节节抗击进犯之敌的同时，各游击部队也于外线不断破路袭敌，扰乱敌之后方。21日夜，二团选派30余人潜入党城，以手榴弹袭击日军宿舍，使日军惊慌失措，枪声彻夜不息。25日，日军在摧毁了设施后开始撤退。26日，一军分区便衣四名，以手榴弹袭击保定日军正在举行会议的会场，引起日军惶恐万状。至12月3日，日军除留驻1000余人阜平、王快、党城、曲阳一线继续“扫荡”外，其余均退出根据地。
10月25日至11月上旬，日军第十六独立混成旅团4000人，“扫荡”晋西北八军分区和三军分区米峪、娄烦一带，未捕捉到一二○师主力，遂撤走。12月14日，日军出动三十七师团、四十一师团、二十六师团，第三、第九、第十六独立混成旅团各一部再度“扫荡”晋西北。至23日止，日军相继占领了晋西北除河曲、保德外的所有县城被大部分集镇和黄河渡口。随后，日军反复扫荡，寻歼一二○师主力，破坏根据地内各种设施，给根据地人民造成了巨大的生命和财产损失。针对日军的扫荡，一二○师各部避开日军大部队转移至外线，打击敌人：四军分区先后袭击了方山、峪口、信义等据点，并四次袭击临县；师教导团等部袭入兴县东关，并在兴县以南伏击日军；三八五旅及工卫旅对“扫荡”米峪之敌进行多次袭击和阻击；独一旅和决死四纵队不断袭击大武以北日军据点。
到27日，一二○师共作战100余次，打击了日军的“清剿”，并切断了太汾、忻岚、神岢等日军主要交通线。此时，敌发现并未捕捉到一二○师主力，遂改“清剿”为修筑公路，设立据点，试图长期驻守。
为粉碎日军这一阴谋，一二○师组织群众，对兴县至岚县、方山至大武、三交至大武等公路交通线进行了破袭。同时，内、外线各部积极行动，打击敌据点，捣毁维持会，使敌在根据地内难以立足。但是，这些行动没能动摇敌围歼我军指挥机关的决心。12月28日，兴县之敌一部北进，直扑晋西北军区机关所在地魏家岔。我领导机关即刻转移到兴县以南的白草沟地区，该敌扑空后，即由界河口退往岚县。29日，留守兴县之敌火烧县城后，撤退界河口，30日又退到大蛇头。我教导团与兴县公安局各一部见敌撤走，即跟进收复兴县城。可他们万万没料到，日伪军的撤退是诈。1月1日夜，退到大蛇头日军突然西返，次日拂晓突袭兴县。我军措手不及，损失相当惨重。3日，该敌又向兴县西南山地“扫荡”。当日中午在小善畔附近捕捉到我领导机关。我警卫部队四个连依据有利地形，顽强阻击，以重大的牺牲掩护了我党政军领导机关转移，使敌合击计划又告落空。
1941年1月6日，由于运输线连遭攻击，补给日趋紧张，日伪军在根据地内无法立足，被迫开始后撤。我一二○师各部分别展开追击作战。但战果不大，仅有决死二纵队五团、六团于汾阳以北的麻峪口和文水以北的石沙庄设伏，歼灭日军大队长以下300余人。
至1月25日，日伪军全部退回原据点，战役结束。