太原失陷，中国二战区部队部迟至晋西、晋南、部分渡黄河，进入陕西，1938年2月初，日军配合其津浦路战，并相机进攻渲关，西安陕北，20师团沿同蒲路南，向临汾、风陵渡进攻，威胁渲关；109师团沿汾（阳）离（石）公路向晋西南黄河渡口进攻，进逼陕北；108师团由平汉路邯郸沿邯（郸）长（治）公路西进，配合20师团夺取晋西南。与此同，国民政府军委员亦命令二战区反攻太原。二战区拟定右、中、左3路军向太原反攻。
八路军总司令朱德二战区副司令长官身份任东路军总指挥。东路军除八路军部队外，国民党军武士敏部98军，李默庵部14军、曾万钟部3军、李钰部47军等，亦统由朱德指挥。八路军的任务是切断日军的方通，配合友军向太原进攻。八路军总部2月4日、5日向八路军各部连续破袭同蒲、平汉、正太路邯长公路的战命令。
遵照八路军总部的命令，晋察冀军区2月旬平汉、正太、同蒲路进行了破袭战。2月9日夜，3军分区部队向平汉路保至新乐段展破袭，先攻占新乐、定县、望3县城及清风店、方顺桥等车站，并袭人满城保定城关，毙伤日军370余人，争取伪军100余人反正，破坏铁路50余公，焚毁新乐等6处火车站，使平汉路北段通一度中断，与此同，1、2、4军分区部队，分别攻占蔚县的九宫口、北口，袭击浑源、忻口、原平、崞县、代县井陉等城镇，给同蒲、正太路沿线日军有力打击。
2月中旬，八路军120师根据八路军总部关配合友军战、破袭敌占通线的命令，决师主力同蒲路阳曲至忻县段展破袭战，并令358、359旅主力17日在忻县平社西三、岔一带集结。18日，破袭战始。359旅首先袭击平社车站，歼灭日军一部，占领车站，切断了该段日军的铁路通。接着、向东展进攻、连克铁路沿线及其附近点豆罗村、麻镇、关城镇及石岭关等。日军恢复该段通。由忻县动800余人，由高村动200余人、向在关城镇、石岭关的359旅进攻，均被击退。358旅主力平社南黄岭村附近设伏，击毁日军南行军运列车，歼敌一部。日军寻求报复，由阳曲动700余人，经高村向358旅进攻。该旅河庄、田庄区将日军击溃、并乘胜追击至高村车站附近。在此期间，358旅一部兵力连续袭拢太原城郭及飞机场。经10奋战，120师共攻占平社、田庄等车站7处，炸毁日军军运火车3列、汽车10余辆，破坏桥梁8座，拆毁铁路10余公，歼灭日军500余人，切断了同蒲路北段的通，有力配合了友军战。
钳制与打击向晋南、晋西进攻日军，配合友军战，八路军总部2月18日命令129师115师344旅，向正太路阳泉至井陉段击。
据此。129师首长决769团袭击井陉至阳泉间日军重据点旧关，引诱井陉日军援；386旅主力井陉、旧关间长生口设伏、歼灭援敌；344旅主力袭击正太路娘子关至井陉间日军据点。21日夜，386旅主力长生口附近占领伏击阵。22日拂晓，769团一部袭击旧关并将日军包围。井陉日军闻讯，200亲人乘8辆汽车援，通长生口附近，386旅伏击部队突攻击，经激战，歼灭日军警备队长130余人，击毁汽车5辆，缴获迫击炮3门。与此同，344旅袭击娘子关至井陉间日军据点，毙伤日军200余人，一度切断正路的通，有力钳制了向晋西、晋南进攻日军。
129师主力击正路，日军108师团由邯郸经东阳关沿邯长公路西进，并2月20日进占长治，企图夺取临汾，配合沿同蒲路南20师团消灭退至晋南的二战区国民党军。了打击与钳制沿邯长公路西进日军，129师遵照中共中央军委八路军总部的命令，3月旬南移至襄桓东南区，伺机破袭邯长公路，打击西进日军。
邯长公路是长治日军从平汉路取补给的主通线。因此，日军在线各点均驻兵防守。位该线的黎城是日军的重兵站基。黎城与潞城间系丘陵带，便选择伏击阵。129师根据面敌情、形，决“攻其所必救”，袭击黎城，吸引潞城日军援，潞河村与微子镇间的神头岭区伏击该敌，并相机打击由涉县援敌，钳制沿邯长公路西进日军108师团，支援晋西、晋南友军。部署是：769团一部袭击黎城，该团主力东、西黄须伏击由涉县援敌；386旅（辖771，772团补充团）神头岭设伏，歼灭由潞城援敌。
3月16日4，769团1营袭人黎城，歼敌100余人，拂晓前主动撤。该团主力亦东、西黄须击退由涉县援日军。与此同，771团特务连烧毁黎城西南赵店镇的木桥，切断黎城、潞城间的通。在769团1营袭击黎城，潞城日军即步骑兵1500余人向黎城增援，930分，该敌全部进入神头岭伏击阵，386旅突向日军攻击。771团神头岭北端迎头截击日军；772团补充团从公路两则日军实施夹击，并一部切断日军退路。日军遭此突袭击，加兵力、兵器受形限制，难展，顿陷入混乱，死伤惨重。经激烈战斗，日军部被歼，一部突人神头村内，凭借房屋、窑洞、负隅顽抗。战至1113分，进入神头岭日军，除100余人逃回潞城外，其余均被歼灭。此，潞城、黎城日军虽连续援，但均被阻援部队击退。是役，386旅共歼灭日军1500亲人，俘8人，击毙与缴获骡马600余匹，缴获长短枪550余支。386旅伤亡240余人。
神头岭伏击战是八路军继平型关、广阳伏击战进行的又一次较规模的伏击战。次战斗，由准确掌握敌情，适定“攻其所必救”、“吸打敌援”伏击歼敌运动中的决，巧妙利形，周密部署，合理使兵力，收了隐蔽突、敌不意、速战速决的效果，是“吸打敌援”的最战例一。就连日军统帅部称八路军的“典型的游击战”。
神头岭伏击战，日军在黎城东的东阳关增设了据点。邯长公路，日军运输繁忙，汽车往不断，支援晋南、晋西日军向黄河各渡口进犯。进一步打击西进日军，支援晋西。晋南友军战，129师首长决主力干涉县西南响堂铺伏击日军运输部队。具体部署是：386旅771团全部及769团主力，预伏响堂铺公路北宽漳至杨山东西长5公的一线山，一部预伏公路南山脚，阻止日军抢占南面高山；772团全部及769团一部，阻击由黎城涉县援敌，并保障伏击部队的侧安全。
3月31日8许，日军14师团辎重部队汽车180余辆及掩护部队由黎城经东阳关向涉县进。9许，全部驶人伏击区。伏击部队即猛烈火力压制杀伤日军，随即冲击，与日军展白刃格斗。经2激战，将敌全歼。正战斗激烈进行际，黎城及东阳关日军400余人，涉县日军200余人，赶增援，均被阻援部队击退。16许，日军飞机10余架响堂铺实施轰炸。八路军伏击部队已安全转移。此次战斗，共毙伤日军400余人，焚毁汽车180余辆，缴获迫击炮4门，重机枪2挺，长短枪130余支及其他批军物资。129师伤亡317人。
配合正面战场友军晋西、晋南战，八路军3师的主力，在人民群众游击队的支援配合，向日军控制的华北通动脉进行首次集中破袭，使华北的主铁路通一度陷入瘫痪，有效钳制打击了日军，有力配合了正面战场友军的战。