8月31日，經韓城縣芝川鎮東渡黃河，沿同蒲路北上。9月3日，120師主力由陝西省富平縣莊裡鎮出發，隨115師之後北上。9月4日，八路軍總指揮部由陝西省涇陽縣雲陽鎮東進。根據毛澤東、張聞天於8月4日提出，後經洛川會議討論同意的，決定八路軍全部部署於以恆山山脈為中心的冀察晉綏四省交界地區，115師、120師向冀察晉綏四省交界的恆山地區挺進。
正當八路軍日夜兼程向恆山地區挺進的時候，沿平綏路西犯的日軍，突破國民黨軍的防線，於9月13日占領大同，並沿同蒲路南下，向雁門關、茹越口進攻。與此同時，由平綏路向晉東北進犯的日軍，向平型關進犯，企圖實施右冀迂迴，威脅平漢路沿線國民黨軍第一戰區主力的側背。沿平漢路及其兩側南犯的日軍也於9月中旬沿滏陽河南下，迂迴平漢路沿線國民黨軍的側背，企圖殲滅國民黨軍第一戰區主力於河北省中部地區。在此情況下，9月16日，毛澤東在復朱德、任弼時的電中指出：“我三個師已無集中晉東北一處之可能，更無此必要。”並提出：擬以115師位於晉東北，以五台為活動重心，暫時在靈丘、淶源，不利時逐漸南移，改以太行山脈為活動地區；120師位於晉西北，以管涔山脈及呂梁山脈之北部為活動地區；129師位於晉南，以太岳山脈為活動地區。9月17日，毛澤東就八路軍的戰略部署再電朱德等，指出：根據華北日軍大迂迴進攻的形勢，恆山山脈必為敵軍奪取冀察晉三省的戰略中樞，敵軍向這裡出動主力，閻錫山指揮的各軍已失銳氣，節節敗退。因此，八路軍如果仍按原計畫全部進到晉東北恆山山脈，必將使自己處於敵軍大迂迴中，完全陷於被動地位。為戰略上展開於主動地位，即展開於敵之側翼，鉗制敵之進攻太原與繼續南下，援助晉綏軍使之不過於損失力量，真正執行獨立自主的山地游擊戰，廣泛發動民眾，組織義勇軍，創造根據地，支援華北游擊戰爭，並為擴大本身起見，擬變更原定部署，採取如下之戰略部署：120師轉至以管涔山脈為依託的晉西北地區；129師於適當時機進至以呂梁山脈為依託的晉西南地區；115師即進入恆山山脈南段，並準備逐漸南移，展開於太行、太岳兩山脈中。9月18日，毛澤東致電朱德、任弼時，指出：恆山山脈是第一戰區與第二戰區接合部，敵主力必從此進。林彪師現已當了正面，處於完全的被動地位，賀龍師決不能再用此方，應速向晉西北轉進。9月19日，毛澤東在致彭德懷電中再次強調，賀龍率領的120師主力應速赴晉西北：敵於太原，志在必得，此時部署應遠看一步。五台、定襄、盂縣地區狹小，敵進太原後，即在其包圍中，因此，賀龍師應位於晉西北，處於大同、太原之外冀，向綏遠與大同展開游擊，方能給進攻太原之敵以相當有效的鉗制。所以，賀龍師應速赴晉西北占先著，如叫再去五台則失去戰略意義。
毛澤東依據戰局發展趨勢，適時改變八路軍的戰略部署，將原定三個師集中部署於冀察晉綏四省交界地區的計畫，改變為分別依託恆山、管涔山、太行山、呂梁山，向著敵占交通線和中心城市取四面包圍的態勢，這對八路軍擺脫日軍之迂迴包圍，保持戰略上的主動地位，創建敵後抗日根據地，具有重要的意義。
正當八路軍日夜兼程向恆山地區挺進的時候，沿平綏路西犯的日軍，突破國民黨軍的防線，於9月13日占領大同，並沿同蒲路南下，向雁門關、茹越口進攻。與此同時，由平綏路向晉東北進犯的日軍，向平型關進犯，企圖實施右冀迂迴，威脅平漢路沿線國民黨軍第一戰區主力的側背。沿平漢路及其兩側南犯的日軍也於9月中旬沿滏陽河南下，迂迴平漢路沿線國民黨軍的側背，企圖殲滅國民黨軍第一戰區主力於河北省中部地區。在此情況下，9月16日，毛澤東在復朱德、任弼時的電中指出：“我三個師已無集中晉東北一處之可能，更無此必要。”並提出：擬以115師位於晉東北，以五台為活動重心，暫時在靈丘、淶源，不利時逐漸南移，改以太行山脈為活動地區；120師位於晉西北，以管涔山脈及呂梁山脈之北部為活動地區；129師位於晉南，以太岳山脈為活動地區。9月17日，毛澤東就八路軍的戰略部署再電朱德等，指出：根據華北日軍大迂迴進攻的形勢，恆山山脈必為敵軍奪取冀察晉三省的戰略中樞，敵軍向這裡出動主力，閻錫山指揮的各軍已失銳氣，節節敗退。因此，八路軍如果仍按原計畫全部進到晉東北恆山山脈，必將使自己處於敵軍大迂迴中，完全陷於被動地位。為戰略上展開於主動地位，即展開於敵之側翼，鉗制敵之進攻太原與繼續南下，援助晉綏軍使之不過於損失力量，真正執行獨立自主的山地游擊戰，廣泛發動民眾，組織義勇軍，創造根據地，支援華北游擊戰爭，並為擴大本身起見，擬變更原定部署，採取如下之戰略部署：120師轉至以管涔山脈為依託的晉西北地區；129師於適當時機進至以呂梁山脈為依託的晉西南地區；115師即進入恆山山脈南段，並準備逐漸南移，展開於太行、太岳兩山脈中。9月18日，毛澤東致電朱德、任弼時，指出：恆山山脈是第一戰區與第二戰區接合部，敵主力必從此進。林彪師現已當了正面，處於完全的被動地位，賀龍師決不能再用此方，應速向晉西北轉進。9月19日，毛澤東在致彭德懷電中再次強調，賀龍率領的120師主力應速赴晉西北：敵於太原，志在必得，此時部署應遠看一步。五台、定襄、盂縣地區狹小，敵進太原後，即在其包圍中，因此，賀龍師應位於晉西北，處於大同、太原之外冀，向綏遠與大同展開游擊，方能給進攻太原之敵以相當有效的鉗制。所以，賀龍師應速赴晉西北占先著，如叫再去五台則失去戰略意義。
毛澤東依據戰局發展趨勢，適時改變八路軍的戰略部署，將原定三個師集中部署於冀察晉綏四省交界地區的計畫，改變為分別依託恆山、管涔山、太行山、呂梁山，向著敵占交通線和中心城市取四面包圍的態勢，這對八路軍擺脫日軍之迂迴包圍，保持戰略上的主動地位，創建敵後抗日根據地，具有重要的意義。
