百团大战后期日本华北方面军司令官多田骏决定对八路军进行报复性“扫荡”：10月6日起，日军以数万人的兵力，对中共中央北方局、八路军总部等领导机关所在的太行抗日根据地进行连续“扫荡”。

　　1940年10月25日，敌冈崎大队长率600多人冲入山西省黎城县东南的黄崖洞外，严重威胁黄崖洞里八路军兵工厂安全。听到冈崎大队窜入兵工厂破坏，彭德怀的心一下子炸了,彭总大吼一声：“擅离职守，将连长枪毙！”总部特务团执法队将兵工厂担负警卫的连长就地正法！

　　彭德怀从麻田调大部队接应,经过三天两夜激战和阻击，冈崎大队在我军打击下，狼狈窜逃回关家垴据点。彭总心中怒气难消,犹不解恨,10月29日晚上发出歼敌命令：“我命令：129师所有部队30日晨4时对关家垴发动总攻击，坚决消灭冈崎大队,一个日本鬼子也不能叫他跑掉！谁放走敌人，以军法论处!“

　　关家垴位于太行区的中心，地势险要,易守难攻,日军据高临下,经长期建设,形成了以窑洞为依托构筑的完整的工事体系。每孔窑洞既可以独自构成一个火力点，又可以与其他窑洞互相掩护，互相支援，形成交叉火力网。窑洞前还挖有防弹壕，如果手榴弹没扔到位，掉到防弹壕里，就难以对日军构成威胁。日军还将相连的窑洞凿通，形成了网状的工事体系。 10月28日，日军冈崎大队与崛田大队在败退中在此会合。29日下午，彭德怀到蟠龙镇的石门村，召集正在此地休整的第129师师、旅干部开会，口述了总部的战斗命令，要求第129师在兄弟部队的配合下，坚决拿下关家垴。

　　左权传达命令后，刘伯承和邓小平指挥129师部队将敌人驻地关家垴四面包围。日军封锁住上山小路，抢修堑壕，深挖洞穴，固守待援。敌人12架飞机轮番轰炸我攻击部队，129师指战员冒着飞机轮番轰炸、扫射和山垴顶倾泻的火力，勇猛冲杀！11连连续冲锋12次，全连164人，伤亡后仅剩15人。同日军在小路上打拉锯战，拼死了20多名日军。副连长、指导员都牺牲了。

　　日军据高临下，战士们象割韭菜一样一茬茬倒下，刘伯承和邓小平看到地势对我攻坚部队十分不利，心如火烧，敌人在垴顶，我们部队在下面，硬攻不可能迅速取胜，两位指挥员想请示彭总是否停止冲锋？彭德怀决心定了，伤亡再大也要消灭冈崎大队！

　　攻坚战斗持续了两昼夜后，各个连队均伤亡过半，刘伯承和邓小平去见彭德怀，后面跟着陈赓。刘伯承见了彭总说：“关家垴居高临下，飞机十几架轮番对我阵地轰炸，主攻连队伤亡太大了，我们将下山道路封锁，是否待日军粮绝下山再打？”彭德怀火气未消，一拍桌子：“牺牲再大，也得将冈崎大队给我消灭掉！”386旅旅长陈赓也向彭德怀请求：“决死队干部绝大多数都是青年知识分子，很可爱，在第一、第二阶段的战役中，25团、38团负伤的已有1570人，牺牲的也有500多人。这次围歼战是阵地攻击战，是个硬仗。为了保存决死队主力，这次战斗可否免去这两个团的任务？”彭总也没有同意，战斗继续进入白热化。

　　八路军各路进攻部队遭到了日军的有力阻击，损失很大，其中担任主攻的第772团第1营仅剩80余人。战事呈胶着状态。战至31日晨，关家垴仍未攻下，而武乡、辽县之日军2500余人已经出动，试图围歼129师主力。在这种情形下，刘伯承再次打电话给彭德怀，建议部队暂时撤围，另寻战机。彭德怀一听，按捺不住往上直窜的火气，在电话中告诉刘伯承：“拿不下关家垴，就撤掉129师的番号，杀头不论大小”。

　　刘伯承一向不生气，但这次碰上了彭德怀的犟脾气，也是气得脸色发青，停顿了一下说：“冈崎大队死守山头，我们也不能不顾战士们的牺牲硬拼吧！”彭德怀怒气冲冲地吼道：“你不给我拿下关家垴，我撤你129师的番号！”彭德怀的犟脾气上了劲，谁也拉不住，刘伯承、邓小平、蔡树藩等人进退两难。

　　军令如山，刘伯承等无奈，只得调整部署，重新组织进攻。我军第772团、第769团、第38团、第25团各以1个营，协同第385旅一部，向关家垴上的敌人连续攻击18次，肉搏多次，刘伯承命令工兵部队，从山下部挖洞通向垴顶。工兵部队轮班作业，经过一夜一天不停的挖掘，一个通向关家垴顶的通道打通了。冲锋部队在火力掩护下，从土洞登上了垴顶。战士们用大刀、手榴弹、炸药包逐个地堡消灭负隅顽抗的日军。最后日军两个大队长也双双被我攻击部队击毙终于攻上了关家垴山顶。敌大部被歼，残敌60多人退守在一个狭小地域，固守待援。这时由黄烟洞方向来援之日军1500人已逼近。彭德怀看到关家垴被围之敌基本歼灭，来援之敌又过大，为保持主动，再寻有利战机，便下令部队撤出战斗。八路军撤走后，日军对关家垴周围地区进行了疯狂报复，数天之内屠杀群众竟达6000余人。

　　关于彭总为什么执意要打硬碰硬的关家垴攻坚战，据一位参战者、八路军总部特务团团长欧致富回忆，“彭老总坚持要打关家垴战斗，还有一个意图：八路军是坚持敌后抗战的主力军、正规军，不但要会打游击，必要时，也得猛攻坚守，顽强拼杀，敢于啃硬骨头。”

　　关家垴战斗中我八路军以劣势装备，对日军冈崎大队实行攻坚战、阵地战，血战两天两夜，经过反复的白刃格斗，武器精良的冈崎大队被歼大半，丢下400多具尸体撤逃，我军取得了反扫荡中首次攻坚战的胜利，沉重打击了日军的嚣张气焰，但战斗中我军也伤亡惨重，至今没有一个确切的统计数字，许多连队，打到了只剩不足三分之一，红军时期的连、排战斗骨干也损失过半，这样一场硬拼的正面战，也引起了日后军史上对百团大战的争议，也增加了彭刘两位老帅之间的不合。

　　赞成的认为关家垴战斗打出了八路军的军威，振奋了根据地的人心士气，锻炼了部队，提高了八路军攻坚战的能力，充分展示了彭总敢打硬仗恶仗，勇猛顽强的作战风格，而反对的认为关家垴攻坚战打得相当被动，八路军在地势，火力，战斗形势都不利的情况下与日军打阵地战违背了游击战的原则，白白牺牲了大批战斗骨干，为1941年后根据地的艰难形势带来了不利因素。