石家庄的独立混成第八旅团，旅团长水原义重少将。山东惠民的独立混成第七旅团，旅团长林芳太郎少将。开封的第三十五师团，师团长原团熊吉中将，下辖驻归德、商丘的骑兵第四旅团、驻蒙军骑兵集团建制，配属第三十五师团指挥，以及通信第五联队，第三野战铁道部 ；华北气象部、中国驻屯宪兵队等。 第一军：司令部设太原，司令官莜冢义男中将，参谋长田中隆吉少将。所辖：长治的第三十六师团，师团长井关仞中将。临汾的第四十一师团，师团长田边胜武中将。运城的第三十七师团，师团长安达二十三中将。
绛县的独立混成第三旅团、驻阳泉的独立混成第四旅团，旅团长片山省太郎少将。
太原的独立混成第九旅团，旅团长越之虎之助少将。汾阳的独立混成第十六旅团，旅团长若松平治少将。 第十二军：司令部设济南，司令官坂田贞固中将，参谋长本乡义夫少将。所辖：兖州的第三十二师团，师团长井出铁藏中将。徐州的第二十一师团，师团长田中久中将。
泰安的独立混成第十旅团、驻青岛的独立混成第五旅团，旅团长秋山义兊少将。
莒县的独立混成第六旅团。驻蒙军：司令部设张家口，司令官冈部直三郎中将，参谋长高桥茂寿庆少将。所辖：大同的第二十八师团，师团长黑田重德中将。张家口的独立混成第二旅团，旅团长人见与一少将。包头的骑兵集团，集团长马场正郎中将。骑兵第一旅团，旅团长片桐茂少将。独立混成旅第四、八、九旅团是八路军计划重点破击的正太铁路沿线担任防备的日军。当时凡是八路军总部下达各军区、师的电报都同时上报中共中央军委，各军区、师给八路军总部的重要报告也同时上报中央军委。
八路军的作战计划也经过北方局书记杨尚昆等同意，7月22日，彭德怀签发了由朱（德）、彭（德怀）、左（权）署名报中共中央军委，下达晋察冀军区、第一二○师、第一二九师领导的《关于破击正太路战役的预备命令》，内容是：聂，贺、关，刘、邓并报（中央）军委：
1．情况与任务
（1）由于国际形势的变动与我西南国际交通被截断，国内困难增加，敌有于8月进攻西安，截断西北交通之可能。因此，一部分大地主、大资产阶级更加动摇，投降危险亦随之严重。我军应以积极的行动，在华北战场上开展较大的胜利的战斗，破坏敌人进攻西北计划，创立显著的战绩，影响全国的抗战局势，兴奋抗战的军民，争取时局好转，这是目前最严重的政治任务。
（2）敌寇依据几个交通要道，不断向我内地扩大占领区，增多据点，封锁与隔截我各个抗日根据地之联系（特别是对于晋东南），以实施其“囚笼政策”，这种形势日益严重。又迭据各方情报，敌寇有于8月间进犯西安之企图。为打击敌之“囚笼政策”，打破敌进犯西安之企图，争取华北战局更有利的发展，决定趁目前青纱帐与雨季时期，敌对晋察冀、晋西北及晋东南“扫荡”较为和缓，正太沿线较为空虚的有利时机，大举破击正太路。
2．战役组织
（1）战役目的：以彻底破坏正太线若干要隘，消灭部分敌人，收复若干重要名胜关隘、据点，较长时期的截断该线交通，并乘胜扩张战果，扫除该线南北地区若干据点，开展该路沿线两侧工作，以至基本上截断该线交通为目的。
（2）基本破坏区为井陉、寿阳段，但对其他各重要铁道线，特别是平汉线、同蒲线，应同时组织有计划之总破袭，配合正太铁道战役之成功。
（3）战役兵力组织：直接参加正太线作战之总兵力应不少于22个团。聂区，（冀中在内）应派出10个团，一二九师派出8个团，一二○师派出4至6个团，总部炮兵团大部，工兵一部。对其他各铁道线配合作战之兵力，由各区自行规定之。各出动部队之后方勤务，由各区自己部署之。
（4）定“八一三”以前（8月l0号左右）为开始战斗期限。
3．战役部署另告。
4．战役准备：在8月10号前完成下列准备：
（1）侦察：平定以东至石家庄段，由聂区负责；平定（平定城含）至榆次、太谷段，由一二九师负责；榆次、太谷段以西（榆次含），榆次、阳曲、忻口线，由一二○师负责。侦察着眼点另告。但钳制方面的侦察，由石家庄至芦沟桥段归聂区负责；由石家庄至安阳、由太谷至洪洞及白晋路由刘、邓负责。
（2）粮食之准备：各出动部队从出动之日起，应准备一个月之粮食。
（3）破路爆破器材之准备。
（4）出动部队之调集与整理。
（5）对敌伪军及敌占区之民众与会道门等工作之准备（制造各种传单标语）。
（6）地方工作干部之准备：调集大批地方工作干部，加以对敌占区各种政策及工作方法方式等之训练。
5．战役政治保证计划另告。在战役未发起前严格保守军事秘密，准备未完成前，战役企图只准告知旅级首长为止。
朱、彭、左
7月2日晨
7月23日，朱、彭、左又下达了《关于进行正太路战役中之侦察重点》指示。要求对正太路沿线特别是井陉至寿阳以及石家庄南北之平汉线、阳曲南北之同蒲线等各主要交通要道进行严密的详细的侦察。主要侦察日伪军兵力及其分布，日伪军据点分布位置及其构筑方法与坚固程度，车站、水塔、隧道、桥梁，铁道两侧的地形及伪组织。火车每日行驶次数、实践及其戒备程度，日军粮食、物资的集散地等。八路军总部还对战役发起后各部队与总部、各部队相互之间的通信问题作出了规定，强调“各参战兵团（旅、团等）应严格注意协同与配合，一切行动应以整个战役任务为根据，严防参差不齐、各自机动的游击习气”。
政治上，八路军和北方局也作了积极准备。分别对动员民众、战地勤务和战役发动、进行中的政治工作作了认真准备。收到中共中央秘书处编发的《军政通讯》，了解到日本米内内阁已经辞职，现在是近卫内阁。了解到形势严峻。因此发动对日军的进攻应是非常紧要的任务。
8月5日，八路军野战政治部对正太路破击战役的政治工作发出指示：强调战役的重大意义。强调纪律性、完成任务的坚决性，保持英勇的革命气概和坚强意志，保护民众，有良好的群众关系。在敌占区要严守纪律、坚持保密，并规定了对待汉奸的政策。“胜利的保证，战果的大小，依赖于政治工作机关事先有周到详密的计划与组织，依靠全党全军深刻的政治动员，依靠在作战时期内政工人员不知疲倦的夜以继日的紧张工作。政治工作要求适合连续战斗的环境，应在战斗中不断的工作，不断的鼓动，不断的整理组织，不断的保证部队的物质供给，不断的给与部队以胜利消息和迅速的及时的解决问题。政治机关必须在战前派遣得力人员，前往战地附近布置一切，对于全体政工人员给以本指示中各项原则的教育”。
8月8日下午，八路军总部发出《战役行动命令》，内容是：
聂，贺、关，刘、邓并报（中央）军委：
1．情况任务与战役组织见7月22日晨命令。
2．战役部署及作战地域区分：
（1）聂集团主力约10个团破击平定（不含）东至石家庄段正太线，破击重点应在娘子关至平定段；对北宁县、德州以北之津浦线、德（州）石（家庄）路、沧（州）石（家庄）路、津保路，特别是元氏以北至芦沟桥段之平汉线，应同时分派足够部队实行宽正面的破袭，阻击可能向正太线增援之敌，相机收复某些据点；对边区西北两面之敌，以适当兵力监视之；另以有力部队向盂县南北敌据点积极活动，相机克复某些据点。