第三階段作戰，八路軍與日軍進入「掃蕩」與「反掃蕩」狀態。
10月下旬，日軍獨立混成第4旅團，也就是在八路軍破襲戰中遭打擊最慘重的旅團，派崗崎大隊600人進犯八路軍總部的水腰兵工廠，進行「掃蕩」。
水腰地處太行山脊黎城縣的黃崖洞岩谷中，四面險峰環抱，只有南面絕壁有一天然裂縫，可以容人出入，所以起名叫「瓮屹廊」。一年前，朱德、彭德懷八路軍領導人親自察看地形，把總部的軍械所遷移至此。為建設自己的軍事工業，朱德、彭德懷等人對這個兵工廠，不知傾注了多少心血。
為對付敵人掃蕩，彭德懷派總部特務兵堅守，以一個連的兵力把守瓮屹廊。得知崗崎大隊竟不費吹灰之力進入我這個軍事重地，彭德懷勃然大怒，親自追查原因，下令以軍法處決了未經抵抗擅自撤守的連長，並命令部隊準備作戰。他要親自懲罰這股敵人。
29日下午，從黎城回武鄉的彭德懷，看到一路上被日軍「三光」後血淋淋、空蕩蕩的村落，一面騎馬飛走，一面咆哮：
「……殺人放火，還了得！堅決消滅之一路敵人！」
此時，敵人就在蟠龍、關家堖附近宿營，而129師的陳賡旅、薄一波的決死1縱隊一部也在關家堖附近集結。彭德懷當天晚發令殲敵：
——劉伯承、鄧小平指揮386旅、10旅各一部；
——陳賡指揮386旅一部，決死1縱隊25團、38團各一部；
——彭德懷親自指揮山炮連。
30日晚，日軍突然以一個中隊攻佔了關家堖西南之鳳堖頂高地。第二天晨，總攻開始，激烈的戰鬥同時在關家堖和鳳堖頂展開。在關家堖，129師冒著敵機的輪番轟炸掃射，迅速突破日軍防禦陣地，經多次白刃搏鬥，將日軍大部殲滅；鳳堖頂的敵人組織猛烈的側射火力，嚴重威脅著關家堖的攻擊部隊，129師被迫增兵猛攻鳳堖頂，一天連續10次猛攻，未能奏效。又有2000多日軍趕來增援。
就在這時，彭德懷與劉伯承、陳賡之間，由於在如何打敵問題上產生分歧而發生爭執。陳賡建議用八路軍擅長的伏擊戰術來殲敵，以減少部隊的傷亡，彭德懷沒有採納，並派人前去說服陳賡，要敢於啃硬骨頭。劉伯承則打電話給彭德懷，建議暫時撤圍，另覓戰機。彭德懷確實對日軍有些惱怒，他一定要親眼看著部隊拿下關家堖，便對著電話，朝他一向十分尊重的戰友咆哮：「拿不下關家堖，就撤掉你129師的番號！」
按照老百姓的說法，這時血性方剛、性格暴躁的彭老總確實打紅了眼。他的咆哮，使一向寬懷大度的劉伯承大為震驚，也十分氣惱。
彭德懷說罷，把話筒扔在一邊。
在劉、鄧的指揮所里，劉伯承也把話筒一扔，生氣地說：「這個彭老總，真拿他沒辦法！」
鄧小平問：「下一步怎麼辦！」
劉伯承乾脆答道：「服從命令！」
鄧小平說：「我認為，該打這一仗！」
劉伯承不解地望著他的搭檔。
鄧小平解釋說：「不打這一仗，政治上損失太大了！打仗嘛，說到底，是打政治仗！有些仗，看起來有便宜可討，但政治上不利，有便宜也不能打！有些仗，明知道很難打，傷亡大，甚至要吃虧，但政治上需要打，那也非打不可！我看關家堖這一仗就屬於這一類。」
劉伯承聽著鄧小平的「高論」，火氣漸漸消了。
與此同時，在彭德懷前線指揮所里，左權也嚴肅地指出彭德懷對劉伯承的態度不好，彭德懷聽了，心服口服，後悔不迭，說：「打完這一仗，我向劉老總賠禮道歉，他如果不原諒我，我就學廉頗去給他負荊請罪。」
這時，彭德懷接到情報，遼縣、黎城幾千日軍援兵就要到了，如果日軍援兵一到，後果不堪設想。彭德懷再次命令：必須在下午4時，向日軍發起總攻。
部隊再次組織對日軍的進攻，血戰至30日深夜，八路軍終於頂住有飛機和大炮支援的日軍，完全佔領了關家堖高地的山頂，數十名殘餘日軍，退縮到最後幾個窯洞里。
第3天，為了解救關家堖殘餘日軍，駐遼縣、黎城、武鄉等地日軍三四千人分5路出動馳援，還有飛機十餘架助戰，結果又付出重大代價，才搶出一部分殘兵和傷員。為了避免決戰，部隊在彭德懷的命令下撤出戰鬥。
戰後彭德懷向劉伯承坦誠道歉，雙方盡釋前嫌。