8月25日，八路军收复武乡县城。
8月26日中央命令晋冀鲁豫军区集结部队，准备消灭顽军（也就是上党地区的晋绥军）。
8月31日，刘伯承以司令员的身份部署了对上党地区作战行动，而对面的晋绥军第十九军军长史泽波手上只有3个师，其中主力只有自己的第37师一个师，至于援军则是彭毓斌率领的8个师2万人。
此战的胜负手就在于晋绥军彭毓斌的增援部队能否尽快赶到长治地区，如果赶不到，那么八路军就能够逐个击破，如果能赶到就会让围攻上党的八路军腹背受敌。
8月27日，上党战役正式打响。
太行山的八路军突然下山离开根据地，围攻已经被晋绥军占领的襄垣县。襄垣县晋绥军守军在在坚守了4天后被八路军击溃，暂68师郭天辛率一个团救援因畏惧八路军设伏而行动缓慢。
8月30日阎锡山到达太原接受日军投降，同时阎锡山要求日军向山西境内各日军发报只能向晋绥军投降，但是此时日军已经投降，士气低落只想着尽快投降，不愿意留在中国，向谁投降似乎根本不在乎。
日军离开，但是山西最强的势力已经不再是曾经的晋绥军了，此时的晋绥军仅仅剩下5个军约5万多人，比起抗战初期6个军十多万人的晋绥军可谓是天壤之别。
而八路军却在抗战八年中彻底发展壮大起来，抗战前期红军总共也只有五万人不到的战斗部队，但是抗日战争胜利后光是晋冀鲁豫军区就有24万兵力，可谓是攻守之势异形了。
9月10日，八路军太行纵队攻打屯留县城，到12日屯留县城失守，暂编第38师只有师长率领少数部队踉跄突围。
负责围点打援的太岳、冀南两纵队则与第68师郭天辛部有轻微交火，68师就迅速撤回了长治，因为担心八路军围点打援，兵力不足的史泽波只能固守长治县城。
而八路军则四处出击，9月17日攻占潞城，9月18日占领子长县，9月19日占领壶关，上党周边地区尽数被八路军占领，史泽波只能困守长治，被八路军彻底孤立起来。
