另外，第一一五师破击津浦路天津至德州段、济南至徐州段，占领鲁南、鲁西北日军据点；山东纵队破袭胶济路，拔除了胶东、胶北日军据点；第二纵队袭击冀豫边日军据点；第三、第四、第五纵队对徐州破袭南津浦路和陇海路东段，摧毁淮河、运河沿岸日军据点。这些地区的八路军都取得了不同程度的战果。
1940年10月2日，八路军宣布百团大战第二阶段“基本上结束”。至10月上旬，共作战620余次，攻克日军据点120余个，歼灭日伪军7000余人，破坏了大量铁路、公路，扩大了“百团大战”的胜利。
3．第二阶段的总结 第二阶段的战役战斗，八路军不同程度地遇到了日军的拼命抵抗。
日军还是有相当实力的。10月2日，彭德怀、左权、罗瑞卿、陆定一联名致电各兵团，并上报中共中央军委和总政治部。电报总结了成绩，分析了教训。电报说：百团大战第一、二阶段取得了伟大胜利，开创了华北大规模进攻的新纪录，证明了敌人的交通线与据点不是牢不可破的，大大地削弱、沮丧与疲劳了敌人，振奋了全国，提高了我党我军的地位，打击了投降派，巩固与开拓了根据地，锻炼了党政军民，提高了部队战斗力，保证了秋收秋耕，缴获了许多军需资材，对于百团大战的胜利，任何估计上的悲观失望都是极端错误的。电报也指出，在另一方面，百团大战证明了我们还存在着许多必须立即改正的错误与弱点，主要表现在部队对于时局认识不够，对于争取胜利不认真，对于彻底毁灭敌寇交通命脉的严重意义认识不够，还有技术上的许多缺点，技术的落后，部队给养保证很差，对民众参加交通战争办法，组织与领导民众游击战争开展不够等等。针对这些问题，彭、左、罗、陆在电报中强调：在敌人拼命修筑交通线、“囚笼”政策的目前情况下，如不改正这些错误与缺点，就无法真正达到摧毁“囚笼”、巩固敌后抗日根据地之目的。“我各部队必须深刻检查‘百团大战’各方面的经验教训，作为教育自己部队与人民，并对地方党政提出意见，共同努力，夺取今后更大的胜利。”
当时，在军力还不强大，在人、财、物都缺乏的情况下，部队进行进攻性作战，自然是非常吃力的。各部队根据总部的指示，深刻总结经验和主要教训。
晋察冀军区承认在涞灵战役中“取得了很大的胜利”，但“未彻底完成”战役计划。总结经验教训是：一是准确掌握敌情。轻视敌人或是夸大敌军的力量都是不能获得胜利的。二是集中优势兵力，迅速歼灭敌人。三是攻其不备，速战速决。四是做到真正秘密行动。五是顽强、不怕牺牲的大无畏的战斗精神。六是一二梯队要紧密配合，一致行动。
第一二九师10月10日写出了《师对三八六旅榆社战斗战术检查报告》。师领导机关认为：一是准备充分，讲究战略战术。二是围点打援。三是不怕疲劳，顽强作战。四是各兵种协调。五是加强政治宣传，鼓舞士气。这些总结，无疑提高了八路军的战斗力和战术，锻炼了八路军。解放战争时运用的战略战术这时已经基本成熟。
（三） 第三阶段华北艰苦反扫荡作战（10月6日至1941年1月底）
1．第三阶段不完善的部署 第二阶段结束时，彭德怀、左权、罗瑞卿、陆定一于10月2日在关于“百团大战第二阶段结束后部队中应有的解释与准备”的电报指示中向各兵团提出了这一任务，并要求各兵团作好相应的准备。电报指出：目前敌寇正集中力量进攻安南、云南、重庆，这正是开展华北战局的良机。我们的任务是再接再厉，扩大胜利。只有这样才能大量吸引敌人，真正做到破坏其进攻昆明、重庆、西安的战略计划，争取时局的好转。只有这样才能真正缩小敌占区，巩固抗日根据地，造成今后敌后作战的有利条件，以便长期坚持敌后抗日根据地。为了达到上述目的，彭、左、罗、陆要求各兵团：目前必须积极开展游击战争，补充兵员，巩固部队并根据此次作战与破击经验，以及种种对策，迅速准备妥当一切必要条件，于最近期内在一个命令之下再作大规模的进攻。对于一、二阶段中有功人员必须予以切实奖励与表扬，教育整个部队；对于负伤人员切实加以慰问，加紧治疗，争取早日痊愈，重上前线。
然而八路军总部的具体部署还没有作出，新的大规模进攻的命令还没有下达，敌情却发生了重大变化。八路军两次大规模出击，使日军进一步清醒。
日本华北方面军参谋部 10月1日制定的《对华北方面共产势力之观察》中，提出：“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些新的作战方式。”为了防止八路军再次发动“全面的、有组织的”、出其不意的进攻，避免遭受更大的、难以预料的损失，多田骏命令第一军所属部队立即进行“第二期晋中作战”、驻蒙军所属部队立即进行“对晋察冀边区中共根据地更大规模的肃正作战”。
日军第一军叫嚣，要进行“报复”，要“消灭”八路军第一二九师“主力”，要用烧杀抢“毁灭其根据地，以绝后患”。规定“各纵队应分别配属工兵，令其携带炸药燃料，并且要教导他们如何进行破坏”，以“烧光敌根据地”。10月11日，日军第一军“以独立混成第四旅团从辽县一带，以第三十六师团一部从潞城一带”，两路共约万余人，“南北呼应”，向“辽县、涉县、潞城、武乡”“扫荡”。日军“扫荡”的重点，是中共中央北方局、八路军总部所在地区。两天以后，“由驻蒙军第一军、第一一○师团、独立混成第十五旅团的各讨伐队，以及临时混成第一○一旅团参加”在拒马河上游的平西一带也开始“扫荡”，共万余人。
进行多路残酷的报复性“扫荡”是日军集中兵力向华北山地和平原抗日根据地的主要形式，使八路军百团大战在第一、第二阶段之后再组织一次大规模进攻的计划已无法实现，八路军总部放弃10月2日提出的“于近期内在一个命令之下再作大规模的进攻”的设想，并着手部 署各兵团的反“扫荡”作战。
10月19日，彭德怀、左权发出《百团大战后反“扫荡”计划》，就日军“扫荡”的动向和各兵团反“扫荡”的作战任务，作了明确指示。
《百团大战后反“扫荡”计划》全文如下：聂、肖并贺、关、刘、邓、吕、程并报军委：1．百团大战后敌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”，与我第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正在集结兵力，估计敌人对平西“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。
2．敌此次“扫荡”太北教训之一，就是敌残酷的烧杀，企图变我根据地为焦土，又由于我战斗之动员不够深入，民众受害极大。
3．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，但不宜作较大的决战。
4．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，现应集结适当位置，妥为休养，准备坚决地消灭一两路进犯之敌。
5．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进并破击正太路，一二○师以四个团的兵力破击雁门关南北之同蒲路，冀中区应以有力部队破击平汉路，平西区应以有力部队向南配合作战，各该区均应注意与聂取最密切之联络。执行情况即电告。彭、左19日这说明面对敌人的疯狂报复性进攻，百团大战开始进入防守为主、进攻为次要的第三阶段反“扫荡”阶段。当然，此时决策的出台有一定的国际、国内背景。
当时，日军大本营陆军部和海军，正根据近卫内阁确定的建立所谓“大东亚共荣圈”的施策纲领，积极研究南进作战计划，并占领了法属印支北部。9月27日日本正式与德国、意大利结成法西斯军事同盟。英、美企图利用中国抗战来遏制日本南进，于是改变原先的牺牲中国的政策为支持中国抗日。而德、意则力促日本南进，以钳制英、美并极力劝蒋介石国民政府对日妥协和加入德意日军事同盟。在日本诱降、德国劝降和英、美开始积极支持中国抗战的新的错综复杂的国际形势下，虽然蒋介石国民政府一时还未下抗战的决心，但在国内亲日派阴谋家和内战挑拨者的包围压迫下，也根本没有改变消极抗战、积极反共的路线，正想谋划新的反共高潮，借机与日军配合消灭共产党及其领导的人民抗日武装和抗日根据地。10月19日，何应钦、白崇禧以国民政府军事委员会总副参谋长名义向八路军、新四军领导人发出所谓“皓电”，诬蔑八路军、新四军“破坏抗战”、“不服从军令、政令”，强令黄河以南的八路军、新四军限电到之日起一个月内全部北移至冀、察地区。蒋介石为了消除八路军在敌后英勇抗战，特别是百团大战在国内外造成的巨大影响，营造八路军“破坏抗战”、“不服从军令、政令”的舆论，为发动新的反共高潮寻找借口。在10月19日也严令各报刊“绝对禁止登载”曾经被他明令“嘉奖”，又根据他“速饬所部积极行动，勿予敌喘息机会，彻底断绝其交通”的命令继续扩张胜利的百团大战的新闻，绝对禁止使用百团大战的名词。蒋介石的这项命令，曾被国民党中央宣传部于10月20日秘密抄转“战时新闻检查局”：“案奉总裁酉皓侍秘渝字第4261号代电开，‘查近来报上常有记载百团大战字样，如19日新华日报历载晋西通讯即载此事，此项名词及有关之新闻以后应绝对禁止登载，希即饬遵’等因，特函密达，即希查照饬属遵照为荷。”
针对国民党蒋介石新的反共阴谋，中国共产党继续高举抗战大旗，以积极抗战反对消极抗战，同时以积极防卫措施反对国民党的反共。中共中央提出了“稳健地对付国民党的进攻。军事上采取防卫立场”，“政治上强调团结抗日”的对策。强调指出：“当此紧张时机，全党中心任务是反对投降与内战”。“直接间接向政府当局，向国民党、向军队、向各党各派各界，诚恳积极的说明：‘剿共’就会亡党亡国，投降必使中国四分五裂，必使抗日军瓦解，必使抗战统帅身败名裂，必使全国人民陷入牛马奴隶的境地”，争取还未下抗战决心的蒋介石，“以期延长抗日的时间”，并“积极加紧统一战线工作”；另一方面，要求“八路军新四军的一切抗日根据地，必须坚持长期的独立自主与自力更生的抗日战争。
同时必须准备应付任何严重的反共战争，必须充分的准备着去粉碎日本与亲日派联合夹击的阴谋”。为了督促国民党顽固派的抗日，反对他们对日妥协，百团大战对外不要按实际结束的时间宣布结束。中央根据抗日大局需要制定了这一策略。12月22日，毛泽东、朱德、王稼祥还从延安给彭德怀发电报说：“百团大战对外不要宣布结束，蒋介石正发动反共新高潮，我们当尚须利用百团大战的声势去反对他。”