百团大战第三阶段里最著名的一场战役当属于关家垴战役，这场战役我八路军集中两万多人，却未能将500日军歼灭，面对日军占据有利地形，八路军最终选择撤退。让人关注的不仅仅是这场战役的结果，而是关于这场战役，彭老总和刘帅有着完全不同的看法和认识。
战争的硝烟已经离我们远去，很多深藏在历史的记忆，不应当被埋没，也不应当被误解。
关家垴战役起源于路军总部设在辽县、武乡县、黎城县交界地区的黄崖洞兵工厂。当时，该兵工厂是八路军总部在华北敌后建立的最大的武器弹药生产基地，曾被朱德誉为八路军的“掌上明珠”。日军岗崎支队在误打误撞发现了我们的兵工厂后，立即对我们的兵工厂进行了轰炸，彭老总得知这一消息后，便迅速调集部队追缴岗崎支队，关家恼战役由此展开。
关于我们的黄崖洞兵工厂的选址，彭老总和刘邓就有不同的看法。八路军总部及彭老总将兵工厂选址黄崖洞，看中的就是黄崖洞的地理位置险峻，一线天易守难攻，可以很好地隐蔽自己。而129师的刘邓对此有不同的看法，在刘、邓的一次私下聊天中：
刘说：“地势险要，就是德国的闪电战也难以闪入。”
邓则说：“没有攻不破的城堡。”
刘回复说：“不知道为什么要把兵工厂建在这里，我们的部队要来领点东西多困难。”
邓接着说：“我们的兵工厂是依靠敌方供应，或者建在城市周围，或者建在平原，分散集中、领取、发放、运输，依靠人民群众给我们保险方便的多。”
可以看到刘邓二位首长对于将兵工厂建立在道路崎岖的山区有不同的看法，他们主张建立在易于转运的地方，这样即使敌人发现了，我们依靠群众也有足够的时间转移。而建立在山区，则进入不易，一旦被敌人发现，我们也来不及转移，只有眼看着被日本全部毁灭。后来的情况，岗崎支队要不是误打误撞进入，我们的兵工厂也不会被日军发现，但是日本发现后，我军确实也来不及转移，损失严重。
关家垴战役打响之后，陈赓和刘帅各指挥一些部队，分别担任两边前线指挥，彭老总则全局指挥，战斗进行到极为艰难时，一个连队有的只剩下十几个人，此时前线指挥之一的陈旅长，见到部队伤亡严重，他给刘帅打去了一个电话。
陈赓在电话中表明自己的态度，认为对方的地形优势明显，我军进攻伤亡太大，牺牲太多，不建议继续进攻，要求转换阵地，重新寻找战机。为此刘帅也感受到为难，因为战役总指挥不是他，他只有苦口婆心地对陈赓劝说：“同志，无产阶级的队伍难道我不心痛吗？”后面还是邓政委接过电话对陈赓讲：“要从全局出发，不惜一切代价坚决拿下来，你们的伤亡大，我知道，大战不可能没有伤亡。”
陈赓不知道的是，刘帅和他有着同样的想法，都认为此战伤亡过大，为此刘帅还特意打电话给彭老总，彭老总意见坚决，他给刘帅说：“现在岗崎支队的人员已经所剩无几，我们不能给敌人喘息的机会，应该一鼓作气坚决消灭他。”
刘帅带着感叹说：“我的彭老总啊，这样打我们赔不起呀！我们可以另外找战机打。”
彭老总耐着性子说道：“我的老兄，敌人援兵正在逼近，一旦放虎下山，他立刻就会得到援兵的接应。”
刘帅回复说：“那就以后再收拾他！关家垴的地形对我不利，我军伤亡太大了！”
但是彭老总依旧坚持必须打下去，刘帅此时也有些生气地说：“你这是赌气，蛮干！这一仗，我不同意再打！”
听到这话，彭老总的犟脾气又起来了，他对这电话说：“拿不下关家垴，就撤销第一二九师的番号，杀头不论大小！”
刘帅劝说彭老总无效，而陈赓电话打来就在这段时间，所以陈赓也是被刘帅发了一顿火。彭老总和刘帅的这一次发火，反而让战斗有了进展，因为刘帅通过望远镜看到被炮弹炸起的土壤，马上意识到可以挖暗道通上去，后来也确实按照刘帅的办法，我军通过挖暗道攻了关家恼，但是还有少数日军在柳树垴抵抗。此时日军的外围包围已经逼近，彭老总不得已下达撤退命令。
关家垴之战未能全歼岗琦支队的500人，我军反而付出了惨痛的代价，自然也没有实现彭老总预想的歼灭一个大队，进而遏制日军一个大队单独行动的战略目标。后来彭老总在《彭德怀自述》中，他将关家垴战斗视为自己戎马一生的四大败仗之一。
关家垴之战之后，百团大战也宣告结束，随之而来的是日军对我根据地实行连续两年的大“扫荡”，日军从其它战场调集了重兵来围剿抗日根据地，而国民党还时不时闹摩擦，此时的抗日根据地陷入到最困难的时期，遇到了空前的调整。日军以一个大队进驻太行山根据地的中心——沁源长达两年之久，而八路军主力却未能再次进攻，而是发动老百姓进行沁源围困战，坚壁清野才逼走日军。