、鹿鍾麟、孫殿英、石友三與國民黨山東省主席沈鴻烈及丁樹本等聯成一片，再次向太行、冀南大舉進攻。同時增調第四十一、七十一軍由黃河以南向太南開進，作為朱懷冰、石友三等的後援。

國民黨頑固派兩面進逼，劉伯承、鄧小平決心同時出擊。經過計算，太行、冀南部隊和前來增援的晉察冀、冀中等部隊，數量上超過頑軍，而且國民黨第四十一、七十一軍尚未渡過黃河，總形勢對八路軍有利。於是，他們主持制訂了磁（縣）武（安）涉（縣）林（縣）戰役和衛（河）東戰役計劃。

在研究戰役計劃時，鄧小平說：“朱懷冰是進攻我們的急先鋒，根據目前頑軍的態勢，我們的作戰意圖應該是集中主力殲滅朱懷冰部，監視鹿鍾麟和孫殿英部，儘可能爭取他們中立。”劉伯承說：“我們這13個團的兵力是朱懷冰部隊的三倍左右，這次全用上。除了獨立支隊作為別動支隊外，其他部隊編成左、中、右3個縱隊，分3路進攻，採取包圍芽插戰術，插入朱懷冰部的縱深，直搗他的心臟。關鍵是在於迅速，叫朱懷冰來不及跑掉，其他頑軍也來不及救援。這次作戰的成敗，關係整個華北的抗戰局面。各部隊要加強政治動員，講清這次作戰的重大意義，要不怕疲勞，不顧一切消滅他們！”

2月下旬，兩個戰役計劃分別下達到部隊。

磁武涉林戰役發起前，朱懷冰部主力第九十四師在澤布峧、崔爐至嶺底、石步槽、賈壁一帶，位於朱軍的東部。新編第二十四師在石泊鎮以南張家莊、禪房至臺華、關防、東西達城一帶，位於朱軍的西部。軍補充團位於兩師之間的廟莊至前、後牧牛池一帶。軍部及直屬隊在兩師以南的東、西花園。

按照劉伯承的指示，八路軍部隊分左、中、右3個縱隊。左翼隊由先遣支隊一大隊組成，由王樹聲指揮；中央隊由青年縱隊、晉察冀挺進支隊、冀中警備旅等部隊組成，由李達指揮；右翼隊由第三八六旅新編第一團一部和獨立支隊、師特務團組成，由桂於生、周希漢指揮。3個縱隊由鄧小平統一指揮。

3月5日2時，鄧小平一聲令下，戰役發起。中央隊按預定路線突擊。

敵人兩師的結合部果然防禦薄弱，他們在猛烈的炮火下紛紛逃竄。中央隊當晚插到前牧牛池，攻佔沿途全部碉堡，殲滅其補充團大部，迫使頑軍主力退集於嶺底、兩岔口、花園、賈壁地區。

右翼隊由進攻出發地攻擊前進，途中遇到了孫殿英的部隊。周希漢上前說明八路軍專打朱懷冰，該部軍官立即命令讓開道路。右翼隊迅速攻佔南王莊、齊家嶺，打退了頑軍多次反撲，關住了頑軍突圍的大門。

次日晨，中央隊、左翼隊從南北兩面夾擊頑軍，頑軍抵擋不住，遺棄全部輜重及後方機關，急渡漳河，向林縣方向潰逃。

鄧小平下令全線追擊。右翼隊新編第一團一部甩開大步向南疾進，先敵插到漳河以南的蘆家寨，卡住了敵人的退路。中央隊也陸續趕到林縣以北的姚村地區。途中，中央隊因兩日兩夜未得休息，追擊速度減慢。劉伯承發去電報鼓勵部隊：“現在雙方都很疲勞，誰能堅持到最後，誰就能獲得勝利！”

李達立即把劉伯承的鼓勵傳達給指戰員，行軍佇列中發出陣陣呼聲：“響應劉師長號召，堅決消滅朱懷冰！”

經兩日激戰，殲滅了朱懷冰第九十七軍及其他遊雜武裝1萬餘人，其中生俘7000餘人。朱懷冰率殘部3000餘人繼續逃往林縣以南，遭到預伏在這裡的別動支隊截擊，僅剩2000餘人逃入修武縣境內。

3月9日，國民黨第一戰區司令長官衛立煌出面要求八路軍停止追擊。

朱德總司令以抗日大局為重，同意了衛立煌的要求。雙方經過談判，劃定了兩軍邊界，以臨屯公路和長治、平順、磁縣之線為界，北面為八路軍的活動地區，南面為國民黨軍隊的駐紮範圍，彼此不得越界侵犯。

根據八路軍總部的決定，鄧小平率領追擊部隊後撤，並把俘虜全部釋放歸還國民黨軍。磁武涉林戰役勝利結束。

東線的衛東戰役也在順利地進行著。程子華、宋任窮總結了冀南反頑戰役的經驗和教訓，認為對照劉伯承、鄧小平的指示，上次戰役在兵力使用和部署上有不當之處，沒有貫徹好劉、鄧首長關於“咬一口算一口”、“一口一口吃”的要求，有的方向上口子開得過大，形成“咬不動”的局面。因此他們在部署衛東戰役時，注意突出重點，從頑軍薄弱處開刀。他們共調集了17個團的兵力。具體部署是：以冀魯豫支隊為豫北支隊，由清豐以南向東進攻柳格集、黃城地區的