日軍遭數次打擊，暫停進攻肅寧，第三次圍攻遂告結束。
2月6日，日軍2400餘人開始第四次圍攻，重點指向滹沱河以南的武強、饒陽、深縣。為再次打擊敵人，7日，第120師師部率第716團繼續南下，進至武強西北的任家莊、東西唐旺地區。日軍迅速佔領了饒陽、武強、武邑、深縣、束鹿城。9日，北面安平之敵600餘人進至王村，饒陽之敵步、騎兵300餘，坦克、裝甲車數輛，進至鄒村，10日拂曉，敵向邢家莊實施合擊。
奉命趕到該地參戰的第715團，以近戰火力給敵突然打擊，激戰至16時，在斃傷日軍130餘人後，主動撤出戰鬥。
2月7日，中共中央決定組織冀中軍政委員會，由賀龍任書記。隨後，根據八路軍總部的指示，成立冀中區總指揮部，賀龍任總指揮，關嚮應任政治委員，呂正操任副總指揮，統一指揮第120師和第3縱隊。
3月，日軍向冀中增兵約7000人，連同原來侵入冀中的日軍一部共約9000人，集結於大城、河間、獻縣、饒陽、藁城等地，3月18日開始第五次圍攻，企圖在文安、大城、任丘間殲滅八路軍主力。3月20日，日軍合擊肅寧東南的東灣裡、窩北，21日至23日臺擊任丘以南的南馬村、泗水地區，25日合擊任丘、文安間的呂公堡、梁召地區，但屢屢撲空，僅佔領肅寧、任丘、文安三縣城。4月1日，第五次圍攻結束。至此，冀中所有縣城都被日軍佔領。
在此次反圍攻中，冀中部隊成功地避開了日軍一次又一次合擊，使敵主要企圖未能實現。
第五次圍攻結束後，日軍進行分散“掃蕩”，擴張據點，修築公路，破壞抗日政權，建立和擴大偽組織，使八路軍迴旋餘地大為縮小。
冀中區總指揮部從冀中敵我鬥爭的實際情況出發，決定利用戰鬥間隙主要整理、訓練、擴大部隊，開展地方工作；避免決戰，積極打擊由據點出擾之敵和敵之運輸隊，俟青紗帳起再行反攻。
在第五次反圍攻期間，3月20日，第120師在河間縣太平莊、南馬村整編，將第715團和冀中獨立第4支隊合編為師獨立第1旅，旅長高士一，政治委員朱輝照，副旅長王尚榮，轄第1、第2、第3團和第715團，全旅共計4392人；將第359旅在冀中擴編的特務團撥歸冀中軍區建制，以加強冀中軍區機關警衛力量；另成立師獨立第4支隊，到冀中第2軍分割槽活動。4月8日，在高陽西南河西村將第716團和冀中獨立第5支隊臺編為師獨立第2旅。
旅長魏大光，政治委員王同安，副旅長廖漢生，轄第4、第5團和第716團，全旅共計4000人。
4月20日，第120師師部和獨2旅由河西村到達何間東北齊會地區，與獨1旅靠擾，準備整訓。得悉河間日軍800餘人、偽保安隊數十人，隨行大車80餘輛，滿載給養彈藥，22日北犯，到達齊會西面的三十里鋪。第120師判斷這股日軍可能在北面敵軍配合下實施合擊。第120師在該地區有7個團近萬人，兵力佔絕對優勢，決心抓住戰機，消滅敵人之一路。
23日拂曉，三十里鋪之敵東犯齊會村，包圍齊會村的第716團第3營，第120師乃以一部鉗制北面之敵，令第716團第3營固守齊會，以主力對圍攻齊會之敵實施反包圍。日軍在內外夾擊下，死傷慘重。為免遭殲滅，24日南逃找子營，又再次陷入包圍。連日苦戰突圍，已潰不成軍，適逢25日黃昏前北風大起，飛塵蔽天，日軍乘機南逃。第120師追擊10餘公里，殘敵100餘人、大車10餘輛於26日逃回河間。這次戰鬥，第120師在敵人據點稠密的狹小平原地區集中7個團兵力，連續激戰3晝夜，殲敵700餘人，取得了平原殲滅戰的第一個重大勝利。此役給橫行於冀中的日軍以沉重打擊，也充分顯示了第120師部隊的堅強戰鬥力。
5月，張宗遜、張平化奉命來到冀中，師部為便於指揮作戰，命令組織張縱隊，張字遜、張平比分任司令員、政治委員，轄獨1、獨2旅。
1939年秋，國民黨頑軍向陝甘寧邊區屬地鄜縣（今富縣）進逼。為準備應付突然事變，中共中央軍委命令從第120師抽調第359旅到陝甘寧邊區綏、米、葭、吳之線，第120師師部及在冀中所屬部隊移至第359旅原駐地區，並準備師部再移至晉西北，以利指揮。據此，第120師命令第359旅開赴陝甘寧邊區，並部署第2、第3、第4、第5、第6等5個支隊，由第3支隊支隊長賀炳炎、政治委員餘秋裡統一指揮，