1940年10月14日，正是秋收時節，太行山的柿樹懸滿了金色的果實。傍晚，彭德懷從王家峪總部作戰室的院子裡走出來。他的臉膛因日曬變得黝黑，身上的灰布軍裝早褪了關家堖村附近山坳裡的八路軍兵工廠遺址。顏色。軍裝舊了、破了，打上補丁，仍然束紮得整整齊齊。他望望樹下的大石碾盤，拉碾的毛驢已卸下牽走，碾盤上的糧食也打掃得乾乾淨淨。再望望坡上坡下，靜悄悄地看不到人，只有民兵在村口放哨。他確信群眾已經撤離了，下令總部機關向離這裡十餘裡、地形更為隱蔽險要的磚壁村轉移。
第二天，在綿綿秋雨中，北方局和總部機關再次轉移。坡陡路滑，為了跟上隊伍，有的人不顧泥濘，蹲下來從坡上向下溜。北方局的幹部江明，把剛滿月的嬰兒阿毛用布兜在胸前，雙手捧抱著頑強地行進。百團大戰艱苦的第三階段——反掃蕩作戰開始了。彭德懷率總部指揮機關轉駐黎城縣栓馬、宋家莊一帶，指揮作戰。八路軍連續一個多月向敵人發動襲擊，給日軍以沉重打擊。但連續40餘天的緊張戰鬥，部隊極度疲勞了，傷亡減員也很大。10月2日，總部發出命令，結束第二階段作戰。10月6日，日軍就開始對各抗日根據地發動大規模的“掃蕩”，八路軍沒有得到補充休整，即轉入了反掃蕩作戰。
在八路軍第一期破襲中，受到最慘重打擊的敵獨立混成第四旅團五六千人充當了“掃蕩”的先鋒，由旅團長片山帶領，向八路軍總部和129師活動的中心地區武鄉、遼縣進攻，被129師各部和決死1縱隊節節阻襲。片山惱恨之餘，又增兵沿清漳河岸，進行所謂“毀滅掃蕩”。寇兵所到之處，見人即殺，見屋即燒，見糧即搶，聲稱“報復”，“企圖變我根據地為焦土”，“民眾受害極大”。10月下旬，日軍第4混成旅之岡崎大隊600餘人竄犯總部的水腰兵工廠。水腰兵工廠設在太行山脊黎城縣的黃煙洞岩穀之中，四面險峰環抱，只南面絕壁開一天然裂縫，叫甕屹廊，可以容人出入。1939年，朱德、彭德懷、左權親自察看地形，把總部的軍械所遷於此內，經過精心規劃，艱苦創業，發展成為一個月產400余支步槍和大量槍彈的兵工廠。八路軍在敵後，武器彈藥的補充是最大的困難，蔣介石、閻錫山一向以少發武器彈藥，來限制八路軍的發展。隨著八路軍的發展壯大，戰爭的繳獲自然不可能滿足部隊的需要，為了建設自己的軍事工業，朱、彭、左不知花費了多少心血。
這次反“掃蕩”中，彭德懷把總部特務團的一個營放在這裡，以一個連的兵力把守著南面的門戶甕屹廊，敵人輕易是進不來的。這一天，彭德懷在黎城指揮部得報，日軍岡崎大隊竟不費力地竄了進去。彭德懷大怒，親自追查情由，以軍法處決了未經抵抗便擅自撤守甕屹廊的連長，下令部隊監視岡崎大隊的行動。
28日，岡崎大隊在根據地軍民襲擾下成困頓之勢，奪道武鄉準備退回沁縣，進到蟠龍關家堖附近宿營。
29日下午，彭德懷從黎城馳回武鄉縣蟠龍鎮之石門村。他裹著綁腿，身披一件土黃色短皮外套，胯下一匹大黑騾，後隨四五騎，從129師駐處南面山頭上飛奔下來。一面下坡，一面咆哮：“……殺人放火，還了得!堅決消滅這一路敵人!”從黎城到武鄉，一路上的村落被敵人殘害後的血淋淋空蕩蕩的景象，咬噬著彭德懷的心，他的血在燃燒。參加正太路襲擊戰和攻打榆社城的129師陳賡旅和決死1縱隊正有一部分部隊在關家堖附近集結休整。彭德懷於當晚發出了殲敵命令：以129師之386旅、10旅各一部歸劉伯承、鄧小平指揮，以129師386旅之一部和決死1縱隊的25團、38團各一部為左翼歸陳賡指揮，自己直接指揮山炮連，於30日晨4時對岡崎大隊發起攻擊。
岡崎大隊乘夜摸上了關家堖高地，這塊高地三面斷崖，只有一條很窄的坡路通向頂處。敵人憑據堖頂的窯洞頑抗，八路軍指戰員喊著“為犧牲的戰友和老百姓復仇”的口號，冒著飛機的投彈掃射和由堖頂傾瀉的火力向上沖。彭德懷把總部特務團的警衛連也投入了戰鬥。一場慘烈的攻堅戰持續了兩晝夜，依靠著頑強與勇敢犧牲，八路軍終於將武器優良、驕橫兇殘的岡崎大隊殲滅過半。11月1日，敵大批出援，彭德懷下令撤離，殘敵數十人狼狽逃走，敵人的“掃蕩”亦被打退。
在關家堖戰鬥中，彭德懷到距敵人控制的堖頂300米處作近距離觀察，當他足抵壕沿，手捧望遠鏡，仔細觀察敵陣時，記者徐肖冰拍攝下了這一歷史的瞬間。彭德懷雄健的身影，專注的神情，戰士的裝束，背襯著簡陋的工事，給人們留下了八路軍在敵後艱苦卓絕、英勇作戰的時代寫照。這一照片被廣泛地刊登、轉印，為人們所珍愛，成為人們熟悉的彭德懷形象。關家堖戰鬥中，八路軍以劣勢裝備對敵實行攻堅戰、陣地戰，與敵鏖戰兩晝夜，敵人雖大部被殲，八路軍亦遭受很大的傷亡，陳賡旅之772團1營3個連傷亡過半。
關家堖戰鬥是百團大戰中引起爭議的一次戰鬥。彭德懷在其自述中談到為什麼要發動這次戰鬥時說：
“在敵軍‘掃蕩’時，日軍一般是一個加強營附以偽軍為一路，我總想尋機殲敵一路，使敵下次‘掃蕩’不敢以營(按敵大隊相當於營)為一路，以使其‘掃蕩’的時間間隔擴大，有利於我軍民機動，我這一想法是不符合當時實際情況的。因部隊太疲勞，戰鬥力減弱了，使129師傷亡多了一些。”
劉伯承、鄧小平在1942年3月15日給宋任窮的一封信中談到這次戰鬥時說：
“有同志說，百團大戰第三期的指揮錯誤，這種看法不合事實。因為第三階段是反‘掃蕩’，只有最後應否打關家堖一仗問題。我們的結論是應該的，不打這一仗，在政治上損失太大，實際上這一仗停止了敵一個大隊可以在根據地橫衝直撞的局面。”
然而，對岡崎大隊，可否用八路軍擅長的伏擊戰術殲滅之，從而減少部隊的傷亡呢?陳賡在關家堖戰鬥開始時，曾向彭德懷提出這樣的意見。陳賡對彭德懷說：“彭老總，現在拼了，以後怎麼辦?可以把岡崎放下山去，另選有利地形，打他的伏擊嘛!”彭德懷沒有接受。戰鬥過程中，劉伯承又建議彭德懷暫時撤圍，另覓戰機。彭德懷在電話裡對他一向十分尊重的戰友咆哮：“拿不下關家堖，就撤掉你一二九師的番號!”這使一向寬容大度的劉伯承也不免氣惱。
彭德懷堅持要打關家堖戰鬥，八路軍是堅持敵後抗戰的主力軍、正規軍，不但要會打遊擊戰——打得贏就打，打不贏就走；必要時，也要猛攻堅守，要打正規仗，頑強拼殺，啃硬骨頭。敢於啃硬骨頭，這曾使彭德懷戰無不克，所向披靡，也使他吃過苦頭。有人說，關家堖一仗，彭老總來了強勁。
關家堖戰後，彭德懷、左權、劉伯承、陳賡等都到堖上仔細巡視過戰場，查看敵人的臨時工事、暗堡掩體、火力配置，總結經驗教訓。幾十年後，當時任決死一縱隊政委的薄一波說：“彭老總向我調決死隊兩個團參加戰鬥，我是很積極的，戰鬥中損失固然大，但這兩個團也打出來了，成為決死隊戰鬥力最強的兩個主力團。”
