日本全面加强对中国的经济封锁、军事进攻和政治诱降，给抗战增加了更大的困难，国民党内一些人更加动摇，妥协投降危机空前严重 [10]。 [4]
为克服这一严重危机，中共中央在1940年7月7日发表的《中共中央为抗战三周年纪念对时局宣言》中指出：日本“企图用封锁我国际交通线，向我正面进攻及举行天空轰炸等加重压力与加重困难的办法，达到其分裂中国内部，逼迫中国投降之目的”，“现在是中国空前投降危险与空前抗战困难的时期”，号召“全国应该加紧团结起来，克服这种危险与困难” [11]。于是，八路军总部决定把酝酿成熟的破袭正太路设想付诸实施，出击敌后交通线，给敌华北方面军以有力打击，粉碎日本的企图，以利全国局势好转
1940年7月22日，八路军总部向晋察冀军区、第129、第120师下达了《战役预备命令》 ，同时上报中共中央军委。《命令》在分析了国内外形势的变化后规定直接参加正大线作战的总兵力应不少于22个团，要求晋察冀军区派出10个团 ，第129师派出8个团，第120师派出4至6个团，总部炮兵团大部、工兵一部也参战；在其他铁路配合作战的兵力，由各区自行安排。
1940年8月8日，八路军总部下达《战役行动命令》，确定了战役部署及作战地域 [13]：晋察冀军区以主力10个团破坏正太铁路平定（不含）至石家庄段，重点破坏娘子关、平定段：对边区周围的北宁、津浦、德石、沧石、平汉等铁路，应同时分派足够部队破袭之，阻击可能向正太铁路增援之敌。 [4]第129师以主力8个团，附总部炮兵团1个营，破击平定（含）至榆次段，重点破坏阳泉、张净段；对根据地周围的平汉、德石、同蒲、白晋铁路及邯大、临屯公路，应同时分派足够部队破袭；对平辽公路应派有力部队积极活动。 [4]第120师应破袭平遥以北同蒲铁路及汾离公路；破袭同蒲铁路部署应以重兵置于阳曲南北 ，阻敌向正太路增援，并力求以约两个团进至榆次南北地区，配合第129师作战；对晋西北腹地内各个敌据点与交通线，应分派部队积极破袭。 [4]总部特务团集结于下良、西营地区待命。战役统一由八路军总部指挥，