力扫清涞源周边的日军据点。他们先消灭了三甲村日军80多人，然后集中力量攻击日军重要据点东团堡，这里是日军后勤供应站和分割晋察冀边区的战略据点。以上下三层碉堡、地堡、围墙、外壕、铁丝网等构成坚固的环形工事，由日军独立混成第二旅团的士官学校数百名小队长和日军170多人把守。八路军夜间开始攻击，突破了日军据点外围，日军以探照灯照亮四周，用火力组织封锁线，并不断组织反击，双方展开了白刃战，日军大部被歼。残余的日军进入了最后一个堡垒，陷入绝境。负责指挥的井田中佐见大势已去，下令将武器弹药、物资等堆在一起用汽油点燃焚毁，他和残存的27人跳进火中自焚。涞源、灵丘之战进行了18天，日伪军死伤1000多人。

    百团大战中，八路军一度收复了40多个县城，最后巩固了20多个县城。百团大战减轻了正面战场的压力，使得八路军各部能在被分割的各大区域内和碉堡密布的情况下统一行动，显示了惊人的战斗力。日军虽然未轻视八路军，但也没有想到八路军的力量如此强大。日军对八路军力量的新认识，使得他们对中共动员民众参加抗日的特殊能力感到惴惴不安，立即从华中地区调兵至华北加强扫荡。

    百团大战鼓舞了困难中的中国军民，全国报刊争相登载百团大战的消息。《力报》写道：“华北我军出击之日，正是敌机170架狂炸我陪都，市区大火，精华悉付一炬之时。我军以胜利的出击回答日寇之残暴兽行，为被难同胞雪恨。坚定了全国的抗战意志，而使一般动摇妥协分子无从其逞。”1941年，日本陆相东条英机对1940年的中日战局进行了评论，称1940年“重庆敌军抗战之特色为作战非常消极，迄今未进行主力反攻，只有共产党军队于去年8月华北进行过规模反攻，与之比较，蒋介石嫡系及旁系部队始终采取守势”。这从反面证明了百团大战的巨大影响。

    百团大战中，八路军几乎动员了所有的主力部队，在辽阔的华北地区与20多万日军激战100多天，尤其是在攻坚战斗中，八路军付出了相当的伤亡的代价。第一二九师在战事后期损失尤其大，造成对日军随后更大规模的扫荡难以给予有力的回击，使华北根据地受到重大损失，面临严重困难。