一部分基幹軍隊結合游擊隊、自衛隊，對平漢、正太、道清各線進行破擊，並襲擊了邢臺皇寺鎮、武安伯延鎮、磁縣彭城鎮等據點，打亂了敵人大“掃蕩”的部署。
7月初，日軍集中5萬餘重兵，在第一軍司令官梅津美治郎的指揮下，同時從同蒲、正太、平漢、道清等沿線各縣出發，分九路對晉冀豫根據地進行大規模“掃蕩”，即所謂“第二次九路圍攻”。日軍企圖依託前一階段深入根據地的點線，合擊八路軍主力於遼縣、榆社、武鄉地區，打通白晉路及臨屯、邯長公路，控制主要城鎮，把由平漢、正太、同蒲、道清4條鐵路形成“口”字形包圍的晉冀豫區，從中間再劃出一個“十字”，造成“田”字分割，逐步壓縮八路軍主力的活動地域，摧毀根據地。
劉伯承奉總部命令，指揮第一二九師主力及第一一五師第三四四旅，協同晉豫支隊，決死第一、三縱隊，進行反掃蕩作戰。他針對日軍步步推進，著重奪取城鎮的特點，指示各部隊分遣遊擊，避敵鋒芒，待敵深入後，再打其側背和分割圍殲。7月6日，西面由同蒲路出犯的日軍在佔領沁縣、武鄉、遼縣等城後，分路向榆社地區合擊。同時，東面由平漢線出犯的敵人經武安向涉縣前進。
7月9日以後，連降暴雨。劉伯承抓住日軍雨天行動不便的弱點，下令部隊冒雨出擊。
各部隊按照劉伯承的命令紛紛投入戰鬥。第三八六旅在榆社以西雲簇鎮夜襲西路日軍第一○九師團第一○七聯隊，斃傷180餘人。第三八五旅先後在遼縣寒王鎮、石匣村襲擊北路日軍，共斃傷350餘人。師特務團在大雨滂沱的深夜摸到涉縣以西的河南店，戰士們爬上房頂揭開蓋瓦往下扔手榴彈，把鬼子炸得死傷大半，活著的奪門逃命，又被早已佈置好的機槍、步槍打個正著，幾乎全部報銷，敵人損失100餘人。
就在反“掃蕩”作戰激烈進行的時候，一位記者來找劉伯承採訪。記者剛說完來意，他便興致勃勃地談了起來：“敵人原先那一套所謂的堂堂之陣的進攻作戰，即突貫攻擊，分進合擊，它發現不靈了，現在又改成分散配置，靈活進剿，想以遊擊對遊擊呢！大部隊仍是穩紮穩打，卻開始利用小部隊出擊，行軍走小路，還在夜間出動來打我們哩！”記者邊聽邊記。
“這哪裡行嘛！”他邊笑邊搖著頭。“兵力不夠，兵力不夠！要分散配置，又要守據點，這裡幾百，那裡幾百，那它一條線就得擺多少兵！在和順、遼縣一帶，他們正在修堡壘，但是相隔十里二十里，起不了大作用。”記者索索地記錄著。“不過，有一點值得我們注意，敵人開始重視征服民心了，在佔領區教日語，提倡會門佛道，改編學校教材，尤其是給青年開訓練班，進行奴化教育。”“這當然也沒有用。”他用堅決的語氣加以否定。“民族矛盾它解決不了，它要統治中國地方，要掠奪人力、物力、財力，只有靠燒殺搶擄，這就必然露出它的法西斯猙獰面目。不過，針對它的奴化教育，我們也應該多做點宣傳教育工作，揭穿它的陰謀。”劉伯承不僅指揮著對敵軍事鬥爭，而且同時關心和指導著政治、經濟、文化等諸方面的鬥爭。
第一二九師主力和其他八路軍部隊結合游擊隊、自衛隊，不斷地打擊、圍困日軍，日軍傷亡累累，疲憊不堪。8月下旬，日軍留置部分兵力加強邯長大道、平遼路和白晉路北段的守備，其餘紛紛撤回鐵路沿線據點。晉冀豫根據地反“掃蕩”勝利結束。近兩個月中，第一二九師部隊進行大小戰鬥70餘次，殲日偽軍2000餘人，收復了榆社、武鄉、沁源、高平等縣城。
在頻繁的作戰間隙，劉伯承特別注意總結“現實戰術”，以便有效地指導部隊的作戰行動。這年7月，他撰寫了《抗戰二週年的戰術報告》。這個報告，全面總結了敵後游擊戰爭的成功經驗，強調指出要戰勝現代裝備的日本強盜，必須加強部隊的政治工作與動員廣大群眾參戰，同時，把基幹軍隊與游擊隊、自衛隊配合作戰的一般組織形式，提高到以基幹軍隊為骨幹結合游擊隊、自衛隊組成的遊擊集團，發展為全面游擊戰爭的高階組織形式。根據第一二九師的實踐經驗，科學地闡明瞭游擊戰與運動戰的辯證關係，詳細論述了襲擊、伏擊、急襲、吸打敵援、扼敵交通等主要游擊戰術手段的運用，並在理論上多有發揮和創造。在這以前，他還寫下了《游擊戰與運動戰》、《抗戰第一週年戰術總結》、《在我們今天擊退正太路南迸敵人的戰術觀察》等軍事論文，分析了日軍的作戰特點，提出了適宜的對策，大大促進了部隊的戰術素養。
12月，劉伯承奉總部命令，指揮第一二九師和第