根据刘伯承的指示，从平原到山区，交通斗争更加广泛深入地开展起来。
1940年5月，刘伯承与邓小平组织指挥了白晋战役，集中力量打击敌人强化铁路交通的计划。
4月下旬，日军为了加快修通白晋铁路，置重兵于南段，进攻国民党军队驻守的高平、晋城、陵川一带，以解除侧背威胁。在北段，仅以第三十六师团两个联队各一部守备已修好的白圭至沁县段。刘伯承与邓小平决心乘隙发起破击战役。
5月2日，刘伯承、邓小平向各参战部队下达了战役计划。
计划规定的战役纲领是：
一、协同民众连续破毁铁路，搬完铁轨，烧完枕木，炸毁桥梁涵洞，打断敌人修通白晋铁路的企图；二、坚决消灭大队以下由据点出击之敌；三、夺取与烧毁敌人军用品，救出和争取修路工人。
各部队的任务是，师特务团结合地方游击队，破击东观至来远段；第三八五旅、平汉纵队主力与边区纵队第一、三团，破击来远至权店段，并夺取来远、南关敌人的军用物资；第三八六旅及决死第一纵队破击权店至柳村段。
各部队并动员广大群众协助破路。
与此同时，冀南、冀西部队和新编第一旅、青年纵队、决死第三纵队、总部特务团、冀中警备旅、晋察冀挺进支队等部，纷纷向有关交通线和据点之敌积极破袭，配合白晋战役。
5月5日，刘伯承、邓小平率师指挥部西移榆社以西的周庄。当天，白晋战役发起。各破击部队在2万余群众协助下，在南北200余里的铁路线上，展开了声势浩大的破击作战，猛烈地袭击了白晋沿线沁县、固亦、漳源、权店、南关及来远各据点的敌人。
当晚，第七六九团攻入白晋线上的重要据点南关。这是一次见智见勇的出色战斗。战前，第三八五旅旅长陈锡联带领团、营干部化装侦察了南关的敌情，勘察了地形，果断决定把攻击的重点由来远转到南关。南关位于白圭至沁县的中间，地处武乡、祁县、平遥3县交界的峡谷里。四周山峦环抱，铁路从该镇南北曲折延伸而去，是白晋线北段的一个重要补给站，存有大量炸药等军用物资，关押着日军从河北、山东抓来的1000余名修路民工。日军为了守住南关据点，驻有一个200余人的加强中队，另有伪军200余人。镇口筑有两座坚固的碉堡，镇内沿街房屋经过改造，设有密集的火力点。
陈锡联认为，南关虽然易守难攻，但如果突破这一点，将把己修建的白晋铁路北段拦腰切断，有利于整个肢击战的进行；而且南关这个险要地段经过彻底破坏，将会大大增加敌人修复的困难。于是，他调整了原先的部署，把攻打南关的任务交给了第七六九团。
第七六九团团长郑国仲、政委鲍先志，发动营里的干部动脑筋想办法，制定了“腹地开花”和里外结合的作战计划。战斗发起前，派第三营在内线人员的接应下潜入镇内，令第二营钳制外围碉堡里的敌人，以第一营为预备队。第三营在夜色掩护下一直摸到镇内的大街上才被敌人发觉，第三营先敌开火，战斗就此展开。战士们勇猛地向日伪军发起冲击，沿大街逐屋争夺，渐渐把敌人压缩到司令部的一所房子里。第二营在第一营的掩护下从碉堡夹道中冲入镇内，然后会合第三营攻克了日军司令部。团指挥员令工兵利用缴获的炸药炸毁了镇口那两座碉堡。
第二天早晨，战斗胜利结束。除少数日军从地道逃走外，其余敌人全部被歼，日军中队长峰正荣也被击毙，缴获黄色炸药近2000箱和大批军用物资。此外，还解救了被关押的民工。
南关战斗打得正激烈的时候，权店敌人出动增援，平汉纵队和第三八五旅独立第二团坚决扼守分水岭、来沙堰，击退了敌人。
南关战斗结束前，刘伯承、邓小平年师指挥所又前出到南关以东10余公里处的前庄，指挥参战军民展开全面的破路运动。人们扒的扒、挖的挖、搬的搬、抬的抬、烧的烧……敌人苦心经营1年多的白晋铁路，很快被严重破毁了。
南段破击队中的决死第一纵队第四十二团，乘敌人的注意力被吸引到白晋线上的机会，奔袭同蒲路赵城车站东北的刘家庄，一举歼灭日军40余人，缴获枪支弹药一批。
白晋战役，经一日两夜作战，破坏铁路100余里，毁大小桥梁50多座，火车1列，毙伤敌350余人。这是沉重打击日寇“囚笼政策”的一次重要战役，取得了破击作战的宝贵经验，鼓舞了广大军民开展交通斗争的胜利信心。
白晋战役结束后，刘伯承、邓小平率部东返。5月20日，第一二九师在榆社以南的谭村召开营以上干部会议。会上，刘伯承作了白晋战役战术总结。
他按惯例讲了敌情和战役一般收获，然后进行了战术讲评、作战部署检查和讲述了破击战的几个技术问题。
战术讲评，对参战部队分别指出了战术运用的优缺点，着重强调了各自最突出的特点。对第三八五旅，他称赞他们“在战术上值得发扬的就是‘英勇的机动’，‘机动’就是趋利避害的军事行动。趋利要扩大到完全消灭敌人，避害要扩大到不遭敌人丝毫意外的损害，那就要靠指挥员切合时机的调动，特别是勇于消灭敌人的调动。这一部队在这次作战中有几件切合时机的英勇的机动：一就是把战役的突击重点由来远转到南关；二就是在战斗中第七六九团自动扩大南关战果，第十三团敏捷增援来沙堰友邻，击败敌人出援部队”。对决死一纵队第四十二团，表扬他们在刘家庄战斗中采取了“眼快手快，抓到敌人弱点，给以痛击的战术”，要求把这种主动精神“在全军中发扬起来，以使日寇陷于顾此失彼的窘状”。
在作战部署的检查中，他总结了打击日军“囚笼政策”的三种作战方式：一破击，二反“扫荡”，三遭遇作战。对破击战的编成，又区分了破路队、掩护队、预备队、工兵队等四种。这些，为尔后日益频繁的破击作战规定了组织指挥的方法。
白晋战役结束后，刘伯承、邓小平对部队进行了整编。全师除原有的第三八五旅、三八六旅外，增加了新编第一旅、四旅、七旅至十一旅等7个旅，师特务团改为第三十四团。这时，全师主力共有9个旅另1个团。此外，成立了太行、太岳军区。
8月，冀南、太行、太岳三区成立了行政联合办事处，杨秀峰任主任，薄一波、戎伍胜任副主任。晋冀豫根据地又有了统一的政权机构。
6月中旬，刘伯承指挥太行部队主力转至平汉路西侧进行武沙战役。武安、沙河地区，年初敌人已修成邢台至羊范、沙河至公司窑等公路。在刘石岗、范下曹构筑据点，分派伪军高德林部两个营守备。目的是切断太行与冀南两个根据地之间的主要交通联系，为打破敌人的封锁，他调集第三八五旅、新编第十一旅等部5个团，攻击刘石岗、范下曹，经两天作战，第三八五旅等部队攻克了这两个据点，共毙伤俘伪军700余人，破坏铁路、公路各1段，实现了打通太行、冀南间交通的目的。
从4月至8月，刘伯承、邓小平领导晋冀豫根据地军民积极展开交通斗争，使敌临邯铁路被迫停修，计划修筑的邯济铁路无法动工，白晋铁路费时一年多仅修至夏店镇，打破了敌原拟修至晋城，再南接道清铁路的企图，迟滞了德石铁路的修筑进度。粉碎了敌修筑公路网，扩大平汉路两侧占领区，分割封锁山区与平原的阴谋，从而全面地打击了日寇的“囚笼政策”。
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