东八路军部队于敌后积极活动，破袭日军交通线阻敌运输，积极配合作战。日军腹背受敌，被迫全线撤退。此时，八路军留守兵团警备第8团分兵一部渡河东进，收复李家垣（军渡以东）、柳林、击毙日军50余人。八路军留守乓团警备第5团乘日军撤退至河滩集结时，进行突然火力袭击，毙伤日军30余人，至此，日军对边区河防最大的一次进攻又告失败。

    第三次宋家川河防战斗。1939年9月4日，驻汾阳、离石日军约三四千人，附炮30门，迸占军渡，构筑工事，修筑军（渡）离（石）公路，企图巩固河东阵地长期据守，待机进攻。为粉碎日军在黄河东岸立足的企图，留守兵团河东侦察部队乘日军立足未稳，猛袭军渡以东之穆村、薛村，并破坏了军渡和薛村的公路。9月6日，日军向碛口进犯，留守兵团河防部队即于河东孟门等地抗击消耗日军。同时，留守兵团河西部队又以一部兵力渡过黄河，迂回至日军后方，活动于柳林、穆村、军渡间。在八路军留守兵团河东部队袭扰下，日军遂于12日龟缩至柳林、穆村地区。

    碛口河防战斗。1939年11月初，日军调集1万余人，准备大批渡河器材，于20日分4路由晋西大武、离石、柳林、穆村等地，向碛口合围。同时以一路奔袭葭县渡口。23日，日军主力占领碛口、孟门两镇，开始向河西实施猛烈炮击，并以一部2000余人，在火力掩护下，集结碛口河滩，放船漕渡。八路军留守兵团警备第8团立即对集结与渡河之敌猛烈射击，将日军击退。此时，留守兵团河防左翼部队警备第6团以一部兵力，趁机渡过黄河，袭击日军侧后，经5小时战斗，迫敌分路撤退。此次战斗，八路军留守兵团河防部队共毙日军100余人，俘虏日军2人，自己伤亡12人。

    第四次宋家川河防战斗。1939年12月初，日军集结驻离石、柳林兵力4000余人、炮20余门，再次进犯军渡，炮击宋家川。于12日占领李家垣后，加强对河西阵地实施炮击，企图强渡。八路军留守兵团河东侦察部队当日军向李家垣进犯时，即在李家垣以南山地对敌阻击，随后，转向军（渡）离（石）公路打击日军。经5日战斗，日军因侧后不断遭到打击，于16日向东撤退至柳林。留守兵团乘机收复军渡、李家垣。

    八路军留守兵团河防部队在陕甘宁边区人民和人民自卫军的支援下，在晋西北人民和八路军直接配合下，采取积极防御的作战方针，将河西的顽强防御和河东的积极进攻结合起来，依托黄河天险和工事，以猛烈火力击敌于半渡之中；同时，以机动部队大胆渡过黄河，迂回敌之侧后，给敌以突然打击，挫败日军的渡河企图，打退日军的进攻，从1938年3月至1939年底，日军以数千至万亲人的兵力，在优势火力的支援下，向边区河防频繁发动23次进攻，付出重大伤亡，却屡遭失败。八路军留守兵团河防部队，使千里河防始终未被日军突破，这在中国抗日战争的江河防御作战中，是绝无仅有的辉煌战绩。