而刚刚被调来的生力军71军，更因为损失过大又被调回后方整补。8月的华北国军各部，实际还处于大战之后的蛰伏修整中。
8月20日百团大战的攻势开始几天后，八路军参谋长叶剑英在8月27日八路军百团大战兵力部署及战绩电文中提到“。。。为打击敌人企图，配合晋南及华中各友军作战，保卫西北，打破敌人消灭华北抗日根据地，实行这一政策的毒计。职部决以组织百团兵力，对正太线进行大规模的进攻战，限期截断该线，彻底毁灭铁路交通，及主要公路线，进行大规模的破坏，截断其交通，以彻底粉碎敌寇进犯西北之企图，争取整个战局之好转。百团大战已经历一月余之准备，但恐电报机密不密，恐有泄漏，故未早报，特此申明。”
也就是说，在百团大战爆发前，国民党方面对此也是毫不知情。
在卫立煌8月26日转发的朱德，彭德怀关于百团大战兵力部署电文中有提到“。。。大战以于本月20日开始，正太路交通已被全部切断，请饬各友军部队积极抑留当面之敌。。。”
可见，百团大战时，八路军方面还是希望能够得到华北国军的配合和帮助。
就在八月百团大战开始后，国军敌后部队也利用此时机袭击日军据点，切断日军交通线。根据《军令部关于晋南各部与八路军猛袭敌之战报》记录，“27军一部向高平附近各据点之敌围攻，攻占据点多处。第五集团军向横岭关一带，第四集团军向夏线及张茅大道一带之敌进袭，破坏公路多段。第93军破坏队在临汾附近炸毁敌南开火车，并毙敌百余。”
蒋介石在8月29日电令“在晋各部队，急向当面截击迂回至敌后各地区，尽可能使用之兵力，迅行反攻，勿失时机。”至9月初，第二战区司令官阎锡山拟定了攻击部署：
1。卫立煌副长官指挥南路军，以一部攻击曲沃至高平公路及白晋公路南段（长治至晋城）之敌，并断其交通；以主力向临汾以南同蒲路沿线之敌发起攻击，彻底破坏同蒲路沿线要点，指向侯马运城。
2。第34集团军积极攻击闻喜、万泉、临晋之敌，协调南路军作战。
3。第90军李文部第61师之补充团，进出侯马一带，扩大游击，断敌交通。
4。第6集团军指挥南区军积极攻击河津、稷山、新绛、汾城、襄陵、土门、黑龙关之敌，协力南路军之战斗
5。赵承绶总司令指挥北区军以有力一部，佯攻中阳、离石、柳林镇、兑九峪之敌并破坏汾阳，离石公路及离石军渡间交通。
这一作战部署的核心，实际在时任第一战区司令官兼第二战区副司令官和南路军总指挥的卫立煌将军所指挥的部队。而卫立煌将军的作战计划，却和阎锡山的有很大不同。
3个多月前的晋南作战中，卫立煌将军所部损失惨重，不得不放弃晋南的一个交通要点——晋城。在八路军发起百团大战，袭击正太，平汉，同蒲各路交通后，晋东晋南日军纷纷抽调部队北援，防御比之前较空虚。卫立煌将军便打算利用这一有利时机，对晋南日军所部进行反攻，以收复晋城，打通晋东与豫北交通为目的。
卫立煌将军的攻击计划，是以第4，5集团军各部积极向当面之敌袭击，牵制日军；范汉杰的27军秘密转移到晋城东北，期一举而攻略晋城；裴昌辉的第9军，一边以必要兵力袭扰当面的日军，主力负责截断晋博公路，恢复晋东交通，另派有力一部，进出晋城以西，截断晋城至阳城间交通，协助27军攻击晋城；庞炳勋的第24集团军，负责掩护攻击晋城的27军右侧翼，并以主力向安阳、淇县段平汉路袭击。
南路军各部在此后，按照部署积极行动，刘戡的93军各部向盘踞在长治、高平等地的日军攻击后，颇有斩获，日军不得不放弃小据点，集中坚守在大据点，彻夜鸣枪，显得极其恐慌。
而负责主攻晋城的范汉杰的27军从14日开始攻击，至20日仍然在晋城近郊与日军各个据点的守军激战。虽然27军为中央军，但也缺乏攻坚所需炮火，不得不以迫击炮为掩护火力，以官兵前仆后继的冲锋弥补火力不足，战况相当的惨烈。如日军战报所描述，“（27军）战斗素质优良，官兵战斗勇敢，机敏，战意旺盛。。。针对我（日军）突出阵地争夺中，集中兵力，组织反复逆袭争夺。。。”根据27军战斗详报统计，这些天的攻击中，27军战死官兵1100余人，可以说是相当惨重。
经过近10日的攻击，卫立煌也意识到，缺乏攻击炮火支援，要收复晋城相当困难。而且抽调参加对八路军作战的日军各部已开始陆续回援，卫于9月26日向蒋介石报告“晋东日军陆续南援者约3，4千人以上，第十八集团军第一阶段攻势已经结束；军为支配战局，防敌反攻，已饬主攻晋城方面各军停止攻势，主力向后引控。。。。”次日，蒋介石也发电令阎锡山“查第十八集团军已停止对正太路攻击，晋南，晋西部队无须单独作战，该方面即行停止。”
虽然第二战区各部参加反攻，配合八路军百团作战时间不足一月，但是第二战区各部得令后分别向当面的日军采取积极行动，或破坏交通，或扩大游击，或迂回截击，参与行动的各个部队均有所收获。国军有力策应了八路军的百团大战，也打击了当面日军，敌后抗战的坚持作出了贡献。
此刻的蒋介石看着百团大战胜利了，于是他又有了新的想法，眼下日军在百团大战中威风丧失，这就让他们有了机会干别的，他们要乘胜追击对鬼子施行战斗。
结束了百团大战后，八路全方位的进行调整，在这场战争中他们收到了损伤，在这场战役中日军的损伤虽然也不少，但是比起他们来损失还是够大的，他们知道八路不是好欺负的！