山西八路军主力发起正太路战役后，各部队踊跃参战，远远超过了总部预定的参战部队数量。主力大打，地方武装、民兵也不甘人后，杀鬼子么，怎么能主力上、地方武装看呢？这样一来，光是参战的主力部队就有100来个团，加上地方武装和民兵，200个团也有，把平汉路、正太路、同浦路、北宁路破坏的体无完肤，彻底陷于瘫痪状态。
由于鬼子没有想到八路军在经历了反摩擦战役后还能发起这么大规模的攻势作战，山西的日军第一军被彻底打懵了，摆在几条交通线上的部队陷入了各自为战的被动局面。
第一军司令官筱冢义男在给华北方面军司令官多田骏的电报中绝望地写道：“自第二次攻占太原以来，山西战场才能够没有象现在这样令人绝望。打了三年，八路军越打越多，皇军伤亡越来越大。第一军现有兵力根本无法满足作战需要。从目前情况看，如果得不到强有力的支援，第一军很有可能会丧失在山西战场的主动地位，甚至会被赶出山西。”
多田骏震惊之下，提出了对山西八路军实施毁灭之战的想法，决心调动德石路的第三十七师团、从鲁西撤到德州的第四十一师团、从冀南赶到德州集结的第11师团、在豫北的第十四师团、驻守石门的独立混成第五师团和驻蒙军主力、伪蒙军主力对八路军实施反击，一举消灭正在实施交通破袭战术的山西八路军主力。
多田骏敢下如此大的决心，主要是受了两个因素刺激，一个是近卫内阁上台后，鉴于德军在欧洲战场取得的成绩，外相松冈洋右加快了与德、意谈判缔结同盟条约的步伐，很快德意日就要结成轴心同盟了。第二个是日军新式战机零式战斗机已经试制成功，拉上了战场，加入了第14航空战队。9月13日中午，第14航空战队出动飞机大规模空袭重庆，返航时在璧山上空发现了中国空军战斗机编队追击而来，30架零式战斗机编成的战斗机编队当即转向，拉升之6500米高空，对追击而来的中国空军第三大队、第四大队的e15编队和e16编队的30架战斗机发起了迅雷不及掩耳的攻击。战斗结果是日机击落13架中国战机，击伤迫降11架战机，10名中国飞行员战死，8名负伤。日军十四航空战队指挥官近藤当即对外公布取得了击落中国战机30架、自身无一伤亡的30比0的战报。这样一来，多田骏对零式战斗机的战斗力心中有数了，马上请求将零式战斗机编队调至华北，再也不担心八路军航空大队关键时候可能对日军机场实施空袭了。
有了这两个因素刺激，加上自认为已经用重兵把刘一民主力围困在鲁中南了，多田骏就开始挥军杀向山西，决心在山西战场为华北方面军挽回几分面子。
日军把八路军总部首长和各师首长的照片翻印，印发至每个步兵小队，把击毙、俘虏八路军各级军官的赏格印成一页纸，发至每个士兵，期望一战解决山西治安问题。
多田骏认为山西八路军装备和战斗力远远比不上山东的刘一民部，他有必胜信心。
日军一大举增援山西，刘一民就知道了，他要的就是这机会。可惜日军只是抽调了德州地区的第三十七师团、第四十一师团和第十一师团以及豫北的第十四师团，没有调动鲁中南周围的日军，说明多田骏时时刻刻都在防备着鲁中南八路军突然出击。这样一来，这仗怎么打就得仔细琢磨了，总不能八路军向胶济路出击、让日军从陇海路、津浦路合击鲁中南、抄八路军的后路吧？
鲁东大战的目的有两点，一是掩护山西八路军从破袭战转入反扫荡作战；二是歼灭糜集鲁东的日伪军主力。
在战役发起前，刘一民再三思考，认为高密一带驻有日军第一战车师团，这支部队是日军的杀手锏，加入山东战场以来，基本没有遭到过我军打击，傲气十足。只要我军战术运用得当，控制好战斗节奏，完全可能给日军造成假象，吸引日军第一战车师团配合第三十二师团和伪厉文礼部对我军实施报复性攻击。这样以来，战车第一师团就可能陷入我军预设阵地的陷阱。只要战车第一师团面临灭顶之灾，日军就会发疯，不要说周村一带的第三十六师团了，就连青岛的第七师团都可能火速增援。我军完全可以扩大战果，进一步歼灭日军有生力量。
让日军第一战车师团出动增援或突击都不难，难的是如何挡住这只钢铁怪兽的滚滚车轮，把它陷入预设阵地而不能动弹，这就难了。
柴沟这地方，西面紧依五龙河，再往西是潍河，东依朱公河，再往东是胶河，四条河流由南向北流淌，是围困第一战车师团的天然战场，如果再辅助反坦克工事，日军第一战车师团主力很可能就会陷入我军预设战场，动弹不得。
刘一民的思路最后还是取得了罗荣桓和中央、总部的支持。
这才有了八路军用特战战术袭取柴沟的战斗。
为了配合鲁东大战，刘一民、罗荣桓下达了鲁东战役命令，命令鲁东南之王南湖、唐亮第十二纵队，向陇海路东段之日军第二师团、战车第三师团发动积极进攻，命令鲁南之洪超远、胡雪融第四纵队向鲁南之第九师团、战车第三师团、第二十七师团发动积极进攻，命令驻守泰沂山区之王建安、张海涛第九纵队向日军章丘一线之第十二师团和泰安之敌发动积极进攻。上述三个方向之作战部队，均需提前预设反坦克阵地，在日军反扑时，必须节节抗击，迟滞日军攻击速度，为鲁东大战胜利争取时间。
鉴于黄河以西德州附近的日军重兵已经调往山西，正在进军途中，刘、罗命令刘建立、陈士渠、张洪涛指挥八路军第二纵队、第六纵队、第十纵队隐蔽接敌，拟于鲁东大战拉开序幕后次日夜，向德州至泺口的津浦路发起攻击。这次，刘、罗给刘建立下了死命令，务必歼灭日军第四十师团一个联队规模部队、歼灭伪华北治安军一个集团。