120师、129师发动20万人参加的百团大战，与日军展开大规模正面作战。战役虽然获得大量武器装备、以及提升全国民众抗日气氛。但亦造成八路军大量伤亡，以及日军、国军对八路军实力的正视。此使得国民政府停止向八路军进行物质补充，以及侵华日军长达数年的扫荡与“三光政策”。皖南事变后，八路军的第4纵队、第5纵队亦补充事变中被国军围剿的新四军兵力。八路军自1941、42年开始遭受物质困乏以及兵源减少的威胁，1942年八路军前方军部被日军偷袭，前总参谋长左权殉国；此后中共中央军委决定仍然把集团军部设置在山西前线。