8月26日，八路军放弃苦守了七天七夜的狮脑山。阳泉日军开始出击。
8月28日，八路军放弃了对娘子关的争夺。河北日军开始进入山西。
8月30日，日军开始实施“晋中作战”，来自晋南的6000多名日军以500人左右为一路，阻击从正太路返回太行山根据地的军民，一度威胁到转移至卷峪沟的中共北方局、八路军野战政治部和一二九师师部，局势开始紧张起来。
根据敌情变化，八路军总部于9月2日下令自次日起全线转移，各种战斗于9月10日全部结束。
其二，为了进一步扩大战果，发动了第二阶段的战斗。
百团大战前期的胜利，使彭德怀产生了开展第二阶段战斗的想法。他于8月31日向贺龙、关向应、聂荣臻、刘伯承、邓小平征求意见，并报毛泽东、朱德、王稼祥。询问是否可以彻底摧毁正太路和同蒲路部分路段，使晋西北、晋察冀、太行山三大根据地联成一片。
这一估计过于乐观，但扩大战果是完全可能的。1940年9月16日，朱、彭、左联名下达了百团大战第二阶段的作战命令。这一命令要求：一、继续破坏敌寇交通;二、克复深入我基本根据地内之某些据点。
