第三阶段(10月6日至翌年1月24日)，主要任务是反击日伪军的报复扫荡。在这段时间里，八路军先后粉碎了日伪军对太行、太岳、平西、北岳、晋西北等抗日根据地的大规模扫荡。

百团大战历时5个多月。从8月20日至12月5日的3个半月中，八路军共进行大小战斗1824次，共计毙、伤、俘和投诚日伪军达46480人。其中包括：毙、伤日军20645人，伪军5155人;俘虏日军281人，伪军18407人;日军自动携械投诚者47人，伪军反正者1845人。同时，缴获各种枪5942支(挺)，各种炮53门;破坏铁路474公里，公路1502公里，桥梁213座，火车站37个，隧道11个;破坏煤矿5个，仓库11所。此外，还缴获和破坏了其他大量军用物资。

百团大战粉碎了日军的"囚笼政策",推迟了日军的南进步伐，增强了全国军民取得抗战胜利的信心，提高了中国共产党和八路军的声望。