日軍佔領太原、上海後，繼續發展進攻。在華中，日軍連續突破第三戰區防線，直逼南京。在華北，沿津浦路南犯之日軍，於1937年11月中旬進至黃河北岸，準備攻佔濟南；沿平漢路南侵之日軍，於11月上旬突破第一戰區漳河防線，進佔大名和豫北重鎮安陽；沿同蒲路南下之日軍，於11月中旬進佔太谷、平遙；而沿平綏路西進之日軍，早於10月中旬即佔領歸綏、包頭。至此，國民黨軍已退出冀、察全境和晉、綏大部及山東北部地區，日本為加強侵華戰爭的統一戰略指導，於11月17日成立最高統帥部——大本營，同時設立大本營與政府首腦的聯席會議，11月24日，日軍人本營召開第一次御前會議，聽取和批准了日軍參謀總部對華作戰計畫，確定：在華北，首先對殘存於佔領地區的中國軍隊實行「掃蕩」，力求安定佔領地區，並準備抽調兵力，奪取山東全境；在華中，擴大淞滬地區的戰果，不失時機地向南京進攻。據此，日華北方面軍決定以第2軍第10師團並準備抽調第5師團奪取山東全境；以第1軍主力在關東軍察哈爾派遣兵團的協同下，對活動於晉察冀邊區，晉西北和晉東南嚴重威脅其後方和交通線安全的八路軍進行大規模圍攻，企圖消滅或驅逐八路軍，確保其後方特別是平漢、同蒲，平綏、正太等主要鐵路交通線的安全。
針對上述形勢，毛澤東於太原失守後的第2天，11月9日，在給八路軍的指示中即指出：在華北正規戰爭業已結束，游擊戰爭轉入主要地位的形勢下，日軍不久即將以主力向八路軍所在的晉西北、晉東北、晉東南、晉西南各要點進攻，八路軍在上述地區活動之部隊，應控制一部，執行襲擊敵人的任務，大部分散於各要點，組織群眾武裝，在統一戰線基本原則下，放手發動群眾，廢除苛捐雜稅，實行減租減息，收編潰軍，購買槍支，籌辦糧響，實行自給，擴大部隊，打擊漢好，發展左翼，進一步發揮獨立自主精神，期於1個月內取得顯著成效，以便準備充分力量對付日軍向我內線的進攻。
12日，毛澤東在《上海太原失陷以後抗日戰爭的形勢和任務》的報告中進一步指出：「在華北，以國民黨為主體的正規戰爭已經結束，以共產黨為主體的游擊戰爭進入主要地位，在江浙，國民黨的防線已被擊破，日寇正向南京和長江流域進攻。國民黨的片面抗戰已表現不能持久」。因此，爭取實現全面抗戰是「一切中國人民的共同的迫切的任務」。
13日，毛澤東在給中共中央北方局和八路軍總部負責人的電報中明確指出，八路軍當前的任務是：「發揮進一步的獨立自主原則，堅持華北游擊戰爭，同日寇力爭山西全省的大多數鄉村，使之化為游擊根據地，發動民眾，收編漬軍，擴大自己，自給自足，不靠別人，多打小勝仗，興奮士氣，用以影響全國」，促進全面抗戰的實現，中共中央北方局和八路軍總部根據中共中央、毛澤東的指示確定，當前的中心任務，應以山西為主要陣地支撐華北抗戰，獨立自主地開展游擊戰爭，創建根據地。並決定第115師除以一部創建晉察冀邊區抗日根據地外，師部率第343旅刨建以呂梁山脈為依託的晉西南抗日根據地；第120師繼續創建以管涔山脈為依託的晉西北抗日根據地；第129師和第115師第344旅由正太路南下，依託太行、太岳山脈，創建晉冀豫邊抗日根據地。
晉察冀邊區地處恆山、五台山和燕山山脈的連接地帶，是威脅日軍佔領的平綏、同蒲、正太、平漢路及平、津等大城市和堅持華北抗戰的重要戰略支點。
1937年10月下旬，八路軍總部決定由第115師副師長聶榮臻（11月2日任政治委員）率獨立團、騎兵營、教導隊及總部特務團一部，共約3000人，以五台為中心，分向四面發展，開闢晉、察、冀3省交界地區敵後抗日根據地。該部乘日軍集中力量南進，後方較為空虛之際，大刀闊斧地以戰鬥部隊和地方工作隊，向察南，冀西、五台和定襄、平山和盂縣4個地區展開，打擊日軍駐守分隊，摧毀偽組織，發動群眾，擴大抗日武裝，建立抗日民主政權，初步形成了以五台為中心的晉察冀邊區抗日根據地。11月7日，遵照中共中央軍委命令，成立晉察冀軍區。下轄4個軍分區，主力部隊發展到7000餘人。
晉察冀抗日根據地的初步形成和游擊戰爭的蓬勃展開，對四周日軍佔領的鐵路線和北平、石家莊、太原等中心城市構成嚴重的威脅。日軍為消除後顧之憂，於11月下旬調集第5、第14、第109師團及關東軍察哈爾派遣兵團各一部，共2萬餘人、由平綏、平漢、同蒲、正太路沿線，分8路向晉察冀抗日根據地進行首次大規模「圍攻」，企圖消滅或驅逐該地的八路軍，摧毀剛創建的抗日根據地。
晉察冀軍區首長判斷，日軍此次「圍攻」的目的，「是想壓迫我們向深山退縮，以保證其交通線的安全，但是，它的兵力不足，地形生疏，又不敢貿然深入我們的腹心地區」。據此，確定反「圍攻」作戰的部署是：以部分老部隊為骨幹，帶領新組建的游擊隊，在人民群眾配合下，廣泛開展游擊戰爭，不斷襲擾、消耗、疲憊進入根據地之敵；以部分游擊隊日夜襲擊敵後方據點和交通線，以第1軍分區主力於廣（靈）、靈（丘）、淶（源）之間，第2軍分區主力於五台地區，第4軍分區主力於上社鎮、洪子店地區，第3軍分區主力於阜平地區隱蔽集結，待機殲敵。11月24日起，各路日軍開始向晉察冀邊區抗日根據地進犯。邊區軍民密切配合，奮力反擊入侵之敵。
在北線，日軍首先從關東軍察哈爾派遣兵團及華北方面軍第14師團各抽調一部，分4路向晉察冀軍區第1軍分區發起圍攻。其中，關東軍察哈爾派遣兵團部隊分為三路：一路1500餘人於11月24日由涿鹿、懷來出動，經桃花堡向蔚縣進犯；一路1900餘人於26日由天鎮、陽原出動，與由懷來出動之日軍鉗擊蔚縣；一路1400餘人由應縣出動，於27日分向渾源、廣靈進犯。與此同時，華北方面軍第14師團之第15聯隊300餘人為一路，由保定、易縣出動，在飛機掩護下向淶源進犯。第1軍分區部隊主力一部，配合民兵、游擊隊，採取各種戰法，巧妙、靈活地襲擊日軍，遲滯其進攻；主力則隱蔽行蹤，尋機殲敵。11月27日，由應縣出動之日軍在佔領渾源後，繼續向廣靈進犯。第1軍分區以主力於渾源、廣靈間之亂嶺關的道路兩側高地設伏，殲滅日軍200餘人。該路日軍佔領廣靈縣城後未敢冒進。12月2日，由易縣西犯之日軍進佔大龍華。該敵沿途不斷遭到襲擾，十分疲意，疏於戒備。第1軍分區即以主力一部於當夜襲擊大龍華，激戰通宵，殲滅日軍200餘人。日軍殘部退回易縣。由保定西犯之日軍為晉察冀軍區騎兵營阻止於滿城附近。12月5日，向蔚縣進犯之日軍在佔領蔚縣後分向廣靈、淶源進犯。第1軍分區以主力一部佔領蔚縣南之北口村，以截擊殲滅日軍200餘人，迫敵退守蔚縣。
在反「圍攻」作戰的關鍵時刻，毛澤東於12月5日致電八路軍總部指出，晉察冀邊區反圍攻作戰應避免正面抵抗，襲擊敵之後尾部隊；在敵之遠近後方活動，使敵處於我包圍之中；在確實有利條件下，集結適當力量給敵以部分殲滅和有力打擊；同時要求第120、第129師在同蒲、正太路上積極活動，予以有力的配合。
自12月中旬起，南線日軍分4路對晉察冀邊區的南部地區開始「圍攻」，其中，日軍第14師團一部1700餘人為一路，於12月13日自新樂、定縣出動，分向曲陽、行唐進犯。第3軍分區主力一部在曲陽以東之高門屯地區予日軍痛擊，迫其退回定縣、行唐。日軍第109師團及關東軍察哈爾派遣兵團各一部共1500餘人為一路，由代縣、原平、忻口向繁峙、定襄進犯。第2軍分區部隊乘日軍後方空虛之際，夜襲原平鎮，殲滅日軍100餘人。日軍殘部分向代縣、忻門逃去，進佔繁峙日軍被迫回援。日軍第5師團第21旅團2000餘人，第109師團一部1600餘人，各為一路，於12月15日由石家莊、獲鹿、井陘及平定、壽陽等地出動，分向平山、盂縣等地進犯。第4軍分區軍民密切配合，予日軍以連續打擊，使其疲憊不堪。晉察冀軍區首長及時抓住這一有利戰機，令第115師第344旅由五台西南之東冶鎮進至平山以西之洪子店地區，協同第4軍分區伺機打擊進犯平山之日軍。15日，第344旅以第687團一部於平山、井陘間之小寨地區設伏，殲滅日軍第5師團第21旅團100餘人。第4軍分區主力則於清城鎮襲擊向盂縣進攻之日軍，殲滅日軍第109師團200餘人。21日，日軍第5師團第21旅團分由平山、井陘向溫塘合圍。第344旅主力與第4軍分區一部，於溫塘地區佔領有利地形，伏擊該敵，經數小時激戰，殲滅日軍400餘人。
為配合晉察冀軍區部隊的反「圍攻」作戰，八路軍第20、第129師各一部，分別於同蒲路北段和正太路沿線展開破襲戰，調動圍攻晉察冀邊區的日軍回援。至1