晋西南区位黄河东、同蒲路西、汾离公路南，吕梁山脉纵贯南北，是陕甘宁边区的东部屏障联系晋冀豫边抗日根据的纽带。早在太原失陷前，毛泽东就电示八路军总部，适机派部队进至吕梁山脉活动，太原失守的，毛泽东又进一步指：“吕梁山脉是八路军的主根据；但其工尚未始，因此，不但徐旅（徐海东，115师344旅）须立即迅速转移，林率陈旅（陈光，115师343旅）亦不应在东边恋战，亦立即始转移宜。”据此，八路军总部1937年11月9日令115师师部率343旅由正太路南进，适转向吕梁山脉，创建晋西南抗日根据。344旅则随八路军总部继续在正太路沿线活动。115师主力12月南进抵洪洞、赵城区，就进行休整补充。
1938年2月中旬，日华北方面军1军向晋西南区动规模进攻，国民党军纷纷退向晋南黄河西岸，吕梁山部分区变敌。115师师部率343旅由洪洞，赵城区进至孝义区打击日军。2月19日，343旅在孝义西兑九峪、辛庄等，侧击、袭击由孝义西进日军，并20日收复麦郊。21日，该旅在川口附近与由双池镇西犯日军1600余人进行激战，毙伤日军200余人，阻止了该路日军的西进。115师主力在积极打击日军的同，抽调干部组工队，深入石楼、永等县，动群众，组织抗日游击队，创抗日根据。
2月旬，日军在占领隰县、临汾，继续向西、向南推进，直接威胁陕甘宁边区的安全。115师师长林彪（3月2日，林彪在限县北的千庄国民党军哨兵误伤，回延安治疗，由343旅旅长陈光代理师长）、政治部主任罗荣桓根据毛泽东关巩固战略枢纽寻机歼敌的指示，一面组织工队深入各动群众建立抗日根据，一面率主力进至隰县、午城区待机歼敌。
3月14日12许，115师先遣分队在午城镇东区与由蒲县西进日军20师团先头部队遭遇，先遣分队先敌展，抢占有利形，经2激战，毙伤日军100余人，主动转移至午城西北高，继续钳制日军，掩护主力进至机动位置。14许，日军进占午城，并继续西犯进占宁。16日，343旅主力隐蔽宁东罗曲、午城、井沟公路两侧，待机歼敌。日，日军辎重部队200余人、骡马100余匹，由午城西进至罗曲村附近，被343旅685团全歼。17日，蒲县日军汽车60余辆，向宁运送物资，进至井沟西区，预伏该的343旅686团突击，歼其200余人，缴获汽车6辆。同日，685团罗曲村将由宁接应其辎重车队的日军500余人击退。夜，343旅又686团3营685团2连夜袭午城，毙敌50余人，缴获轻机枪5挺、步枪60余支，烧毁汽车10余辆。午城日军乘夜暗突围逃窜。
午城战斗，115师首长判断日军连遭打击，其主力必报复，即决定再次伏击日军，令343旅686团汾西游击队预伏井沟至张庄公路两侧高，歼灭由蒲县犯敌，685团午城南北高阻击由宁援敌。18日，日军108师团步骑兵800余人，在飞机掩护，由蒲县动，进犯午城。14许，日军全部进入伏击区，686团突攻击。日军顿隐入混乱，一部进入井沟、张庄据守，一部占领张庄南域顽抗。伏击部队乃迅速调整部署，乘敌立足未稳，其展围歼战。，日机6架轮番轰炸扫。同，被围日军在猛烈炮人掩护，疯狂反扑，企图突围。686团顽强战斗，打退日军的连续冲击。晚，343旅在游击支队的配合，再次向日军猛攻，并分队组战斗群，逐歼灭隐藏窑洞的股日军。战至19日拂晓，日军除100余人突重围外，其余均被歼灭。
午城、井沟战斗，八路军115师主力共歼灭日军1000余人，焚毁汽车79辆，缴获骡马200余匹、各枪支200余支、山炮2门及批军物资，身伤亡200余人。此战，予日军沉重打击，切断了蒲县至宁段的通，迫使宁日军东撤，从粉碎了日军西犯黄河河防的企图，晋西南抗日根据的辟陕甘宁边区的巩固具有重意义。