在第二阶段时期，延安地区、山东地区、安徽地区的八路军也投入作战，战斗对象是铁路交通线两侧的日本守军与被抗日根据地包围的日军据点，目的是巩固并扩大战果。日军也投入使用了战争公约所禁止的毒气与生物兵器展开反扑，战争也进入相持阶段。
第三阶段(1940年10月—12月)<br/>日本军队开始将各地的机动兵力集结于华北地区，以“扫荡”为主要形式攻打抗日根据地，借以迫使国民军退出华北交通要道，国民军则分兵展开游击战争，采用麻雀战(一种适用于山区的运动战术)进行反击，到1940年12月5日，历时三个半月的百团大战以国民军的胜利宣告结束。
