由于这次战役之前八路军实施了严格的保密计划，整个行动在打响之前日本人一消息都不知。

这个日军情报机关经常以巡逻队、谍报队、电台侦听、破译密码、电台定位、收集报纸杂志、询问抗日据地的行人等手段，观察、判断八路军及抗日据地的动态。

由于129师的广大官兵战斗意志顽，行动迅速，生生打退了敌独立混成第4旅团直属的炮兵、工兵、辎重兵及其独立步兵第15大队1连续数天的反扑，掩护泉以东、以西的队，在铁路沿线行破袭。

此外还破坏了同蒲路的北段和忻县向西至静乐、汾向西至离石等各公路，打下了7座镇，一战击毙击伤日、伪军共800多人。

而晋察冀军区主力于战役开始后，即向石家庄以西至娘关的正太路东段，发动攻，歼灭了蔡庄、地都、北峪、南峪等据中的敌军，收复了这些地区。

与此同时，八路军还大量的发动人民群众，正规队同民兵及群众一起分段拆毁日军正在运行的铁路，挖断了公路，运走了大批的钢轨行炼钢，烧毁了无数的枕木与分车站房屋；拆除行车的信号与叉连结；走和锯断了大批的电线杆，撤收了长距离的电线，给日军造成了大的损失。

报之后，周卫国才意识到已经是八月20日了，百团大战终于打响了。

此外晋察冀军区的队在对铁路、桥梁行大破坏的同时，攻了井陉煤矿区，俘虏了日籍工程技术人员，破坏了采矿设备，更重要的是还解救了大量的矿工。

这也就罢了，最让日本鬼到心惊的是，八路军的疯狂行动还使日军在这些地区分散置的各小据遭到了毁灭的打击。

经过一天一夜的战斗，129师主力一度攻至泉郊外，并占领了狮垴山。

第129师，从战役开始后即对娘关以西直至榆次铁路沿线的敌据展开攻击，同时破坏桥梁和铁路。

据八路军总发来的战报所说，8月20日晚，在冀中的第120师、在五台山区的晋察冀军区、在晋东南的第129师、据位于辽县八路军总的命令，突然在同蒲路北段的宁武、原平、忻县和静乐等地区；涿县至石家庄、井陉铁路沿线；娘关向西至榆次的铁路沿线地带；石家庄向南至邯郸铁路地段；白圭至长治铁路沿线以及各公路沿线和两侧地区，发动了在华北空前未有的大破袭战。

事实上日军华北方面军还是很重视情报侦察的，除了几乎无孔不的特科之外，华北方面军还有专门负责情报收集的侦查科，对外公开的番号是华北方面军第二课。

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日军的这些据多数是驻扎有1个分队的步兵，然后辅以少量的伪军，而且分相对比较分散，一旦遭到八路军的围攻，能守住的可能微乎其微。

鉴于八路军攻势非常的猛烈，当时在泉的日本侨民约为500人，他们绝大多数的人以为这次已无活的希望，因而不少穿上好衣服等死。

但由于八路军的严格保密措施和长时间养成的保密习惯，使华北日军在遭到这次大攻击前，一无所知。

由于日军毫无防备，所以这一仗刚刚打响就取得了大的战绩。英勇的八路军，在攻克了日军大量的据的同时，还炸断了铁路、公路的桥梁、炸倒了车站上的塔。

甚至于当晋察冀军区队的1个团于8月20日下午到达娘关附近的山上，观察娘关的地形时，该之敌也未发现，且有几个日本兵，尚在其驻区骑老百姓家的驴戏闹。

八路军的突然反击，不但乎了所有人的预料，还直接打了日军的计划，迫使华北方面军不得不调整署。

除了破坏公路铁路和桥梁外，八路军的主力队还对日军驻守的重要城镇发动了大规模的攻。8月20日这天，第42集团军在发起攻后，破袭了同蒲路北段的一些主要公路后，还攻克了宁武以北的方等车站和静乐县以东的康家会、以南的丰村。