1940年8月20日，八路军第129师决定集中兵力对正太路西段(阳泉至榆次)进行破袭战。八路军冒雨通过山谷河流，避开日军外围据点，直接运动到正太路两侧，于当晚8时向正太路全线突然发起猛烈攻击。日军此前毫无所知，措手不及，顿时被打得狼狈不堪。

　　晋察冀军区右纵队(辖第5、第19团)负责破击正太铁路娘子关至乱柳段。娘子关是正太路上冀、晋两省交界的咽喉，早在失陷前即构筑有国防工事，日军占领后又依据险峻的山崖加修4个大堡垒，使该关防御能力进一步增强，易守难攻。因为敌人凭坚固的工事据守，不易攻下。为避免过大的伤亡，最后放弃了攻占这两个据点的计划。

　　20日20时，晋察冀军区右纵队主攻部队第5团一部首先潜入娘子关村，歼灭村内伪军。然后依托村庄，仰攻日军堡垒，战士们攀登陡峭的山坡，迎着浓密的火网，勇猛向敌攻击，经3小时反复冲杀，攻克全部堡垒，将守敌大部歼灭。黎明时分，胜利的旗帜终于插上了三年来日军践踏的娘子关。这是正太线最早攻克的重要战略要点。

　　接着，主力部队掩护工兵，大量破坏敌工事，并将关东铁路桥炸毁，收集了缴获的物资，在日军增援到达之前，主动撤离娘子关。

　　右纵队因有左右友邻部队的策应，受日军反击较晚，因此，破袭战绩较大。23日，第5团再次攻占娘子关，并炸毁娘子关以东1里左右的石桥，还破坏了程家陇底、磨河滩之间的铁路。当晚第19团也再次攻入移穰车站，炸毁水塔、铁路。24日17时，右纵队还炸毁了岩会附近的9孔大石桥、移穰东面的8孔石桥和3孔石桥以及程家陇底、西武庄间的石桥，程家陇底以东木桥也被烧毁。在右纵队大力破袭下，从25日起，正太路娘子关至乱柳段日军交通完全断绝，日军各据点各自为战，陷入恐慌之中。

　　晋察冀军区中央纵队(辖第2、第3、第16团)负责破袭正太路娘子关至微水段和井陉煤矿。井陉煤矿是日军重点守备目标，在新旧两矿周围筑有近4米高的敷设电网的围墙，墙外又增设铁丝网与外壕。在围墙之内，老矿有15个堡垒，新矿有4个堡垒，并在矿北山上筑有3个碉堡，以瞰制全矿区。

　　20日夜，第3团对井陉煤矿的岗头老矿和东王舍新矿同时发起攻击。第1营在矿工帮助下首先切断电源，迅速攻入新矿，歼敌警备队一部，残敌躲入碉堡死守。第2天下午，全歼守敌。接着在工人帮助下，将14台机器、10个锅炉、3座风车、两个大水池、两座烟筒、5座铁桥和绞车房、电机房、火车站以及矿区重要建筑全部炸毁，搬走了大部物资，使其半年以上不能恢复生产。

　　第3团还夺取了贾庄、南正日军据点，破坏了南正至微水间铁路。第2团攻占乏驴岭铁桥东端堡垒，掩护工兵将铁桥炸毁一段，并一度占领蔡庄日军据点。第16团第2营于20日夜攻入北峪，将守敌大部歼灭，21日掩护工兵破坏北峪石桥；其他各部攻占地都，并将南峪守敌大部歼灭。24日，中央纵队侦知井陉县城已有日军1000余人，南峪、地都也有大批日军增援，日军有大举反扑的可能，乃决定以一部监视和袭扰铁路沿线之敌，主力集结于机动位置待机。

　　正太线作战20天，据战后的统计，晋察冀军区参战部队共毙、伤、俘敌伪军九百多名，攻克据点十余处，破坏铁路60多里，破坏桥梁18座，并且缴获大批枪支弹药，其中有火炮5门。在晋冀鲁豫军区和晋察冀军区两支部队联合打击下，正太路全线陷于瘫痪。