24日白天得到各地地下组织对各机场损失评估后，我空军再一次出动轰炸机轰炸了扫荡太行山的日军第三十六师团、第六十九师团，独立混成第三、第四旅团。
日军机场虽然遭到了我军的轰炸，但日军扫荡部队并未得到示警。而且日军长期在掌握制权的情况下作战，没有防空方面的意识，也没有防空武器。当我军轰炸机飞临日军上空时，日军还在地面欢呼雀跃。我军飞行机组人员在空中从容选择轰炸目标，或是日军密集处，或是辎重物资集中点，或是日军炮兵部队。
日军扫荡部队人员、物资出现重损失，这是其次，更严重的是这一事件严重打击了日军的士气。参与扫荡的各师团一时失措，在得知无法得到空中支援后，暂停了扫荡，疏散了部队。各师团都在想办法增设防空武器，把各式机枪加上支架改造成为对空武器。
轰炸机轰炸完日军后，返回延安机场。总部汇总了机组人员在空中的所见，大致判断出日军的兵力布置，延安总部紧致电了八路军总部。
八路军总部在得知日军的位置后，紧急调整了部署，果断舍去了甁瓶罐罐，从日军部署的空隙处跳出了日军的重围。
24号下午，轰炸机又紧接着出动，对昨晚轰炸的机场再次轰炸，日军正在紧急修整机场，航空炸弹像下蛋落在各机场，日军机场死伤惨重。油库等附属设施全部摧毁，短时间内，几个机场都无法使用。
空军部队取得重大战果，出乎了延安总部的预料，延安航校一时声名大振。从国统区到延安的青年踊跃到延安航校报名，期待能在空中建功立业。
日军扫荡部队陷入了麻烦，进又不是，退又不是。遭到了轰炸的日军忙着调整部队，抢救伤员和疏散物资。还要时时防备受到再次空袭。更麻烦的是益子挺进队的失联，让日军判断不了八路军总部的确切位置。日军军事行动暂停了两天，第三天日军选择突袭原先认为太行山八路军总部大致区域，然而这时八路军总部早已跳出了包围圈，日军扑了个空，日军在根据地搜索了五、六天，一无所获，只能将见到的房屋、设施全部烧毁，能找到的财物、家畜一抢而空。最后日军只能灰溜溜地退出太行北部根据地，日军主力转道太行山南部扑向八路军129师师部。太行山北部大扫荡就这样虎头蛇尾的结束了。
山西太原，第一军司令澄田赉四郎非常担心延安的轰炸机再来轰炸。特别是担心靠近陕甘宁根据地的驻军会遭到空袭，他一面命令加紧整修机场，向华北派遣军请求派空军过来。一面疏散军营里的日军及辎重。他的担心不是多余，山西的地下党组织应总部的要求，侦察、标注日军军营及弹药库的位置。5月28日后，延安的轰炸机趁日军机场还未整修完毕、日空军还未进驻的空档期，多次出动，轰炸了日军的好几处军营及弹药库。
澄田赉四郎发现被轰炸的军营及弹药库的位置都比较独立，远离人群。他猜测中共应该是担心误伤无辜，才选择了这些目标。按照这个思路，日军调整了军营及弹药库的位置，就选择离居民区不远，或者就在其中。效果果然明显，军营及弹药库调整后没有再被轰炸。
延安总部也在为轰炸机的安全想方设法，延安只有十多架飞机，与日本空军没有可比性，只能作为突袭所用，通俗的话讲就是空中游击战。为防止日军飞机报复延安除了修建飞机洞外，总部还在陕甘宁西部定边、环县等地秘密修建了机场、机库。以便日军空袭时轰炸机疏散，并在黄河沿线设置了防空警戒哨，为延安防空赢得时间。
太行山北部大扫荡结束后，八路军总部也在为这次反扫荡总结经验教训。此次突围颇为惊险，若不是有延安总部派轰炸机对周边机场、日军进行空袭，总部又判断出日军的兵力部署，八路军总部肯定要吃大亏。以当时的态势来看，日军已接近完成对八路军总部的合围。
反扫荡中突显了八路军总部人员拥肿的问题，非战斗人员比例很高，行动迟缓。为应对日军今后的扫荡，八路军必须精简总部机关，提升总部机动性?。重点是要压缩人员规模?，准备将总部机关人员从数千人精简至约500人，减少非战斗人员比例，增强转移和隐蔽能力?。
同时?分散指挥体系?，采取“化整为零”策略，将总部部分职能分散至不同区域，避免太过集中暴露目标?。
总部还要频繁地转移驻地，就算是日军侦察到了总部的位置，等到日军来扫荡的这段时间里，总部也已转移。
?反扫荡中还要强化外线作战与反合围战术?。强调内线牵制，外线反击。以主力转到外线，袭击敌侧背，总部机关则依托内线部队掩护突围?。反扫荡前要制定?灵活机动的突围预案?。同时优化通讯联络系统，保证总部与各部队之间的联系畅通，确保总部反扫荡的命令转达到各部队。
?针对总部提出八路军总部是否转移晋西北?，避敌锋芒的问题。八路军总部认为虽然现在环境很残酷，但太行山战略地位太过于关键，决定留下来坚守。
八路军总部提出了“以机动求生存，以分散保实力”的战略思想，为八路军渡过抗战中最困难阶段保存指挥中枢、坚持敌后抗战奠定了基础。
针对特务进入根据地收集情报，日军伪装成八路军的问题，总部提出了群众联防机制?，发动根据地群众参与监督，对陌生人员进行盘查，通过基层组织及时上报可疑人员?。
制定?内部暗号与口令?，部队及机关人员使用动态口令、特殊标识（如绑腿方式、服装细节）区分敌我，防止日军伪装部队混入?。
总部将会议思想传达到正在经历大扫荡的第129师师部。
第129师召开了会议，决定采取夜间行动，避开大路，走小路。分散师部人员，组成前后两个梯队进行转移?，避免人员过多，增加暴露的风险。
大部分部队作为机动兵力在外线活动，袭扰敌人，打乱其节奏。在当地百姓的配合下，外围部队不断破坏敌人的交通线，打击敌人的侧后。
第129师师部、冀南行政公署人员从黄岩出发，在太行山沟谷之间穿行。与日军扫荡部队多次擦肩而过，依靠八路军的智慧、纪律，以及对太行山地形地貌的熟悉，成功的从日军的包围圈中钻了出来，跳到涉(县)黎(城)公路以北，最终成功摆脱了日军的围攻?。