由新乐、正定、井陉等地分3路向中共晋察冀分局等机关所在的陈家院、陈庄地区围攻。另以封锁兵团的5000余人由马家庄、东峪、上庄等地出动，配合丙兵团向晋察冀军区机关所在的蛟潭庄、湾子里、六亩园围攻。

    当各路日军即将形成合围之际，晋察冀军区为避敌锐势，保存力量，遂以主力一部结合地方武装留在原地，开展广泛、分散的游击战，与日军周旋，消耗、疲惫日军；边区党政军机关迅速转至阜平西北的马驹石，主力部队则按预定计划进至平汉、正太路和进攻之敌的侧后，对敌交通线、据点进行袭击，在敌必经的干河、劳山、温塘等地伏击或阻击，速战速决，杀伤日军。日军合围扑空，31日，以甲兵团6000余人分6路合击位于蓬头、小峰口的平西地区党政军领导机关，再次扑空。与此同时，日军乙、丙兵团等部共5万余人，对转移至阜平地区的晋察冀边区党政军领导机关进行大规模合围。9月1日，晋察冀边区党政军机关、学校近万人被合围于阜平以北以雷堡为中心东西约25公里，南北约35公里的狭窄地区内，处境十分危急。晋察冀军区首长决定向西转移至常家渠一带山区。为迷惑日军，军区于1日黄昏派侦察分队携带电台，到雷堡以东的台峪一带，以“军区呼号”与各方联系，故意暴露目标，使日军误认为，八路军领导机关已向东转移并仍在其合围圈内。2日下午，日军果然分兵7000余人向台峪合击。晋察冀边区领导机关、学校乘机于当晚西进40公里，转移到常家渠一带山区。同时中断与各方的无线电联络，在日军重兵包围中成功地隐蔽了5天。7日，军区领导机关安全转移到平山的东西文玉地区，继续指挥反“扫荡”作战。日军围歼晋察冀边区领导机关和主力部队的计划遂告破产。

    9月4日，日军转入第二期作战，对抗日根据地进行“梳篦清剿”。进攻兵团各部以大队或中队为单位分驻各要地，在封锁兵团一部配合下，一面“搜剿”八路军，破坏地方组织，捕杀群众；一面有组织地摧毁抗日根据地和掠夺物资。闯入根据地腹地的日伪军行动更为谨慎，手段更加狡猾，经常用化装、奔袭、杀回马枪等手段大肆“清剿”。日伪军先以主力控制制高点，再以小部队深入山沟搜挖“剔抉”，且多于夜间行动。为粉碎日军的“清剿”，晋察冀军区于9月7日和15日先后发出指示，要求各军分区，一面适当集结主力一部，打击日军的交通运输，消灭日军搜山“清剿”部队；一面采取更大的分散的游击战，打击日伪军和伪政权，恢复社会秩序。同时，要求地方武装和民兵以游击战掩护群众收割、保藏粮食，保卫秋收。北岳，平西地区军民遵照上述指示，积极开展反“清剿”斗争。

    9月24日，日军以3500余人的兵力，“搜剿”狼牙山区。此时，在狼牙山区隐蔽着涞源、易县、徐水、满城4县的中共党政机关、游击队和周围村庄的数万群众。晋察冀军区第1军分区以第1、第3、第20团掩护狼牙山的数万军民转移。第1团第7连第2排第6班5位战士断后，25日，毅然将日军引向狼牙山绝境棋盘陀，先后打退敌4次冲击，毙伤敌90余人，直到打光最后一颗子弹利手榴弹，砸完最后一块能搬动的石头，誓死不屈，英勇跳崖，班长马宝玉、战士胡福才、胡德林壮烈牺牲，副班长葛振林、战士宋学义被山腰树丛架住，由群众救护脱险。后被誉为“狼牙山五壮士”。

    9月24日，日华北方面军命令进攻兵团集结回撤。甲兵团首先于10月1日开始逐次回撤。到10月15日，日军进攻兵团、封锁兵团基本撤出抗日根据地。日军回撤时，晋察冀军区迅速集中主力部队，在地方武装和民兵配合下，袭击、伏击、追击日军，给日军以有力打击。在北岳、平西反“扫荡”期间，晋西北、太行、太岳、冀南、冀鲁豫、冀中、冀东抗日军民，遵照八路军总部