日军在2月间分路扑向晋西南，本想以疾风骤雨式的进攻，将我军逼过黄河，或压入黄河急转弯处的三角地带，一举而歼灭之。不料中国军队在朱德、彭德怀指挥下，稳稳转入了敌后，利用太行天险，建立起新的抗战支点。3月8日，日军攻到风陵渡，还没有发现中国军队的主力，方感恐慌。战后日本防卫厅战史室所编《华北治安战》一书中述及这一段战况时说：“有力的中国军退入山西省内的山地，会同原来盘踞该地的共军，扰乱我占领地区，其威势已不零轻视。”
小东岭会议刚结束，一二九师在涉县东阳关下响堂铺对日军打了一个漂亮的伏击战。在缴获的物品中发现了一份有关日军动向的重要文件。内称：“共军猖獗，4月上句，将由潞安（长治）以 北400华里内施以痛剿。”
4月4日，日军果然调集一〇八师团全部及一〇九师团、十六师团、二十师团各一部共3万余兵力，北从正太路之昔阳、平定，西从同蒲线上之临汾、榆次、太谷，东从河北之元氏、赞皇、涉县，南从屯留、长治出动，分九路大举围攻晋东南，企图歼灭中国军队主力于辽县、榆社、武乡地区。
4月6日，朱德、彭德怀紧急向东路军发布关于部队和民众动员的训令。根据这一训令，八路军和友军各部普遍召开军人大会，说明粉碎这次围攻的意义，讲解新的作战要求，各军同仇敌忾，士气大振。八路军总部派出政工人员，和地方党组织、牺盟会、战地动员委员会等抗日团体协同，深入乡村宣传群众，实行空舍清野，组织担架队、运输队、破路队，支援反围攻。
为迎击各路来犯之敌，朱德、彭德怀连夜拟定作战方案，以八路军的一部，决死纵队一、三纵队，和国民党友军，在地方游击队的配合下，分别钳制各路之敌，掩护八路军主力隐蔽待机。待敌人消耗疲乏到一定程度时，即集中主力击破敌之一路，再扩大战果。
部署就绪，彭德怀说：“我们先到鬼子眼皮底下去游一圈，游到有一两股敌人胆大妄为了，再一锤子收拾它。”
4月8日，自屯留北犯之敌进入沁县，总部从容离开小东岭，向武乡石盘山转移，设指挥部于山上的义门村。
各路进攻之敌受到我军阻击。唯由屯留北犯的日军二十五旅团，在凶残狡诈的旅团长苫米地的率领下，未受打击即占据了沁县，又放火烧毁了历史悠久的武乡县城。11日，朱德、彭德怀令待机的一二九师主力从涉县北星夜赶赴武乡，准备予该敌以严惩。
苫米地烧了武乡，激起军民的极大愤怒。该旅团在窜往榆社时，遭到一五师三四四旅和集总特务团的有力截击，不得不折回。沿途群众空舍清野，敌人又疲又饿，处处挨打，再次扑向榆社，寻我主力决战；不料又扑个空，不得已，再沿武乡境之浊漳河谷，向襄垣后撤。此时，奉总部令严密监视着这股敌人的刘伯承师长，抓住战机，下令一二九师七七一、七六九两个团沿漳河南岸，七七二、六八九两个团沿河北岸山地，隐蔽快速猛追，同该敌平行前进，寻机歼击。16日晨，在武乡东长乐村一带之河滩地向敌发起猛攻，经一日激战，歼敌二十五旅团一一七联队等部2200余人，缴获大批军用物资。七七二团团长叶成焕在战斗中英勇殉国。
长乐村急袭，歼灭了九路敌军中最骄纵、精锐的一路，一战而震动全局，各路敌军闻讯，纷纷后撤。八路军及友军各部奋起追击，相继收复了榆社、武乡、辽县、长子、屯留、潞城、襄垣、壶关、子洪口、沁源、沁县。
4月27日，长治、高平、晋城之敌向同蒲南段撤退，一一五师三四四旅与决死一纵队追击歼敌近千人。至此，九路围攻被彻底粉碎。整个战役历时20余日，歼敌400O余人，收复县城18座，将敌人赶出了晋东南。
此后，八路军一二九师以太行山脉的千山万壑为依托，开辟晋冀豫（以后发展为晋冀鲁豫）抗日根据地。八路军总部和中共中央北方局也一直转驻于晋东南太行山上，指挥整个华北的敌后抗战，直至胜利。
在反九路围攻中，朱德、彭德怀以游击战和运动战相结合的战术，使主力军在广泛的群众游击战争的配合下，运动自如，寻机歼敌。这是红军在苏区反围剿作战经验的发展，也是毛泽东全民抗战思想的一次胜利实践。1945年，彭德怀在总结抗战近八年的经验时说：“八路军领导机关从这次反九路围攻中，直接取得了国内战争转变为民族战争的成功经验，即，敌人的围攻是可以打破的。”
反九路围攻战役有力地配合了正面的徐州会战。在向八路军学习打游击战、运动战后，国民党部队“一般官兵深感打游击战比较灵活，比绑在山头上遭敌大炮飞机轰炸好得多。在太岳期间官兵振奋，干得起劲”。
1938年5月，徐州失陷，正面战场推移到陇海线和黄河南北，中国军队在华北的三个主要部分——晋绥军、中央军（及各地方军）、八路军（及决死队）在华北正面战场结束以后，各自分离。阎锡山的晋绥军在日军不断进攻下，退缩至紧靠黄河的离石、石楼、吉县一线。卫立煌部进入中条山区。与此同时，原东路军中的中央军和各地方军，不堪孤悬敌后的困苦转战，大批退至黄河以南。一部进入中条山区。华北广大国土敌后抗战的重担，落到了八路军及其领导的抗日武装身上。
反九路围攻胜利后，朱德、彭德怀在华北敌后广阔的地域内放手分兵。八路军的三支主力，在山西牢牢控制了晋东北、晋西北、晋东南的广大山区和乡村，一部分进入晋西吕梁山脉活动。同时又北越长城，东下太行。宋任穷、陈再道等率部挺进冀南、鲁北，宋时轮、邓华纵队远出冀东，杨成武支队北进云雾山，吕正操部开辟冀中平原，晋察冀游击支队深入平西。日军在华北的30万兵力，实际只据守着城市和铁路沿线。八路军的出击遍及华北。
在民族解放战争的历史上，第一次出现了一个由强有力的正规军开辟和支持的敌后战场，与正面战场配合呼应；也第一次出现了一个巍然屹立于敌人占领区内的正规军的指挥系统——从八路军总指挥部到各师、旅、团部，领导华北民众为捍卫自己的每一寸国土而浴血战斗。
1938年10月，八路军在敌后发展到15.6万。1939年春，八路军控制了华北的103个县。晋西北、晋察冀、晋冀豫、冀鲁豫、山东数块大根据地基本形成。敌后抗日根据地人口达3900万之众。由朱德、彭德怀指挥的八路军抗击着在华日军的五分之二以上
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