此後，晉察冀軍區、第一二零師、第一二九師抓緊時間，充分進行了戰前的準備工作，相繼發出了作戰命令和戰役部署命令等，規定部隊戰鬥編組，明確區分作戰任務，要求「進行偵查及糧食準備」；組織好民兵；趕製大批宣傳材料；「加強地方戒嚴工作，派人放哨檢查」；「炸藥開始運輸」；部隊「主要休養體力，加強軍事的應用教育」；對兵員「求得相當的充實」；發揮兵站作用，安排好傷病員和物質資料的運送辦法；分配好爆破器材和技術人員；規定了通訊聯絡的標準和偵查暗號。

經過多方縝密地研究和精心地運籌，一個出奇制勝的作戰計劃產生了。

由日本華北方面軍司令官多田駿親自策劃的這一惡毒陰謀，自然引起八路軍總部朱德、彭德懷的警惕。為粉碎日本侵略者的「囚籠政策」，爭取華北戰局更有利的發展，並影響全國的抗戰局勢，克服國民黨妥協投降的危險，八路軍總部決心向華北日軍佔領的交通線和據點，發動大規模進攻戰役。

一天，八路軍總司令朱德、副總司令彭德懷收到來自冀中軍區司令員呂正操等人發來的一份絕密電報。電報說：

關於偵查的注意事項，命令作出如下強調：保持極端秘密；分遣多數便衣組，配以技術人員做對於水塔、隧道、橋樑之破壞應能計算需要藥量作業等；一般的應派幹部進行之；注意尋找沿線居民中同情分子，作詳細調查。

為了保證戰役的順利進行，八路軍野戰政治部主任羅瑞卿、副主任陸定一聯名於8月5日向各參戰部隊發出了關於《正太線戰役政治工作指示》，就戰役意義、戰場紀律、政策規定和注意事項等，作了說明。

電報建議：我八路軍「絕不能讓敵修成」，否則「將造成堅持游擊戰爭的極端困難局面」。

命令詳盡地籌劃了戰役發起前的各項準備工作。它的文字雖然不長，卻凝聚著朱德、彭德懷、左權等八路軍總部領導人和劉伯承、鄧小平、聶榮臻、賀龍、關嚮應等部隊領導人近4個月反覆切磋籌劃的心血。

1940年7月22日清晨，一封註明「十萬火急」字樣的絕密電報，從八路軍總部發往分處敵後的各師、軍區領導人：聶榮臻、賀龍、關嚮應、劉伯承、鄧小平；同時，發往延安中央軍委，發給毛澤東。這份由朱德、彭德懷、左權三人共同簽發的破襲正太路戰役預備命令，全文如下：

八路軍各部隊在戰前進行的各種準備工作，為戰役的順利進行和成功創造了條件。一場以正太鐵路為重點、聲勢浩大的華北交通破襲戰即將打響。

第一，主要是對正太路陽泉至榆次段的鐵路和建築物，進行連日的徹底破壞，特別對於桑掌至曉庄和馬首至蘆家莊兩段鐵路的技術工物，要著重破壞。第二，各破擊隊為了保障鐵路確實破襲，應兼用專門的便衣隊或有力部隊，突然潛入鐵路線上的必要據點，破壞其要害，燒夷其建築物。對於路側遠伸的據點，只用少數部隊監視，不要強攻，也不要被其抑留。第三，當片山部隊由陽泉、平遼公路向我右側背迂迴時，就將其各個消滅之，保障九-九-藏-書我破路順利進行，造成收復遼縣、榆社的基本條件。對榆次來之敵則進行牽制。

同時，各部還召開了作戰會議，傳達了八路軍總部的命令，分析了當前敵情，並設立了前方指揮所和前方聯絡所。第一二九師還提出了戰役的綱領，劉伯承指出：

電報發到延安，立即被抄送毛澤東、王稼祥、朱德、洛甫、王明、康生、陳雲、鄧子恢、任弼時、譚啟龍和軍委作戰局。

1939年12月，山西省武鄉縣王家峪八路軍總部。

敵最近修路的目的同過去不同……一是以深溝高壘連接碉堡。由任丘到大城、河間的公路修得比地面高5尺，兩旁溝深8尺到1丈，溝底寬6尺，溝面1丈6，把根據地劃成不能相互聯繫支援的孤立的小塊，部隊也不易轉移，便於敵逐次分區搜剿。第二種修法是汽車路的聯絡向外連築，安國縣已完成3層，敵汽車在路上不斷運動，阻擋我軍出入其圈內。

知彼ｈtｔpｓ://reａd•９9csw.ｃｏm知己，百戰不殆，是戰勝敵人、贏得勝利的先決條件，而戰前偵查工作，則是創造這一條件的重要手段。為了出其不意地打擊敵人，彭德懷反覆強調各部隊要辦好五件事：一是偵查工作；二是戰前兵力、物資和收治傷員的準備；三是要求做好保密工作；四是組織民眾參戰；五是教育各級軍政指揮員，嚴肅戰場紀律，堅決執行命令。八路軍總部在發出《戰役預備命令》的第二天，即7月23日，就下達了《進行正太戰役之前偵查重點與注意事項》的指示，要求晉察冀軍區、第一二零師、第一二九師，「偵查重點應以正太沿線特別是井陘、壽陽段為最中心，對石家莊南北之平漢線，陽曲南北之間同蒲線、北晉線、平昔和遼縣亦應同時進行偵查」。偵查著重點是：敵偽兵力其分佈情形；敵偽據點分佈位置及其構築法與堅固程度；車站、水塔、隧道、橋樑，對準備破壞者，應特別偵查；鐵道內的情形及隱蔽程度；居民情況，漢奸偽組織情況；糧食情況；火車每日行駛次數與時間；敵寇資料集結地。