1937年11月初，为阻滞日军西进，八路军第115师与第129师在山西广阳地区接连两次设伏，取得歼灭日军1200余人的辉煌战果。此战是平型关大捷之后的又一重大胜利。

    袭扰阻滞，隐蔽布势。1937年10月下旬，为配合国民党军保卫太原，八路军总部命令第115师率第343旅紧急驰援娘子关，以配合第129师在正太铁路以南侧击西犯之日军。26日，当第115师赶到平定时，娘子关已于当日失守。西进日军左翼第20师团为抢占夺取太原的头功，急令其第40旅团迅速沿平定、昔阳向榆次、太原进攻。为继续阻击和迟滞日军，第343旅于30日进至昔阳以西沾尚镇地区，待机打击西犯之日军第40旅团。经现地勘察和集中研究，第115师决定第343旅在广阳地区伏击日军。

    广阳地处沾尚镇至松塔镇之间，是一个不到200户人家的小村镇。从沾尚经松塔至榆林的公路从村边经过，是日军西进的必经之路。但该道路年久失修、破败不堪，加之山洪暴发、沙石冲击，公路似路非路、似河非河，极其不利于机械化部队机动。此外，村子四周山峦重叠、沟壑纵横，地形复杂，又有疏落的树木可供利用，是我军进行伏击作战较为理想的战场。

    11月2日，日军第40旅团先头部队第79联队主力逼近昔阳城西马道岭。第343旅第686团2营采取节节抗击、积极迟滞、袭扰疲惫等战术手段，顽强阻击进犯之日军，击退敌人多次反扑，迫使其前进缓慢，一天仅行军7公里。第686团以积极主动的作战行动掩护旅主力展开伏击部署。3日夜，第343旅主力利用夜暗掩护迅速占领广阳及其以东道路南侧有利地形。其中，担负主要突击任务的第686团抢占广阳以南瑶村、前小寨以北高地，第685团第3营由狼窝沟北山出击，以协同第686团将敌围困至广阳以东狭长山沟加以伏击，其余部队依托有利地形阻击增援之敌。同时，第343旅沿沾尚至松塔公路派出侦察力量，以获取日军的最新进展。

    持重待机，去头打尾。4日晨，日军第20师团骑兵、步兵、炮兵等精锐力量相继通过我军在广阳预设伏击阵地。为力求一击制敌的全胜把握，在师部“注意隐蔽”命令指示下，伏击部队引而不发，以待最佳出击时机。4日15时许，伏击部队在获知日军先头联队已至松塔镇、辎重部队进入广阳伏击阵地、后卫已全部离开沾尚的情况后，第343旅指挥员果断下令对敌发起攻击。随着信号枪响，各伏击部队以突然、猛烈的多路出击扑向日军，迅速将日军队形割裂成两段。一时之间，喊杀声、枪声、手榴弹和迫击炮弹的爆炸声交织在一起，响彻山谷。伏击部队以居高临下、势不可挡的勇猛冲击杀入敌阵，以班排为单位逐段逐片分割、围歼被伏日军，甚至与日军展开激烈的近身白刃格斗。

    日军第20师团师团长川岸文三郎在得知其辎重部队遭袭的消息后，十分恼火，但鉴于天色将暗、西进心切，未派兵回援。战至夜幕降临，枪声和冲杀声逐渐稀疏，广阳伏击区内的日军基本被歼灭。伏击部队尾追逃窜日军进入广阳镇，对零星抢占房屋负隅顽抗的个别日军展开清剿作战。第343旅参谋长陈士榘采取兵力围困、日语喊话的方法，亲手抓住了八路军自抗战以来的第一名日军俘虏。经半天激战，我军歼灭日军1000余人，俘获日军3名，缴获长短枪300余支、骡马700余匹及大批军需物资。随后，陈士榘通过“笔谈”的方式与日军俘虏交流，获知日军第20师团中日本人仅占三分之一，是一支杂牌军。于是，决定抓住“当面日军兵员成分多样、战斗力不强”这一难得机会，继续追击和围歼日军第20师团，以扩大战果。5日，第343旅采取尾敌跟进的方式，袭击日军第20师团指挥机关和直属队，川岸文三郎急令其前锋第40旅团紧急回援。战至5日晚，面对第40旅团的强力支援，我军主动撤出战斗，转入山区。

    出敌不意，再次设伏。当紧急奉命协同作战的第129师第386旅、第385旅赶至广阳地区时，第115师第343旅已撤离战场。第129师副师长徐向前与第386旅旅长陈赓经过认真细致商议后，决定抓住日军回援广阳、接应西进之敌的有利时机，再次在广阳以东地区开设伏击阵地，以待日军进入圈套，进而截击由沾尚西进之敌、阻击由松塔回援之敌。第343旅接连的伏击、追击和袭击，致使日军难以全力西犯。川岸文三郎决定回师东返，遂命令已进至松塔的2个联队杀回广阳以图报复，并接应西进部队。但出敌不意的是，第129师已为其重新设计了伏击圈，张开了“口袋”：第386旅在第343旅的配合下，利用广阳以东户封村附近有利地形构设了伏击阵地，第385旅第769团分别在沾尚后山、大寒口预先埋伏，以牵制日军。

    7日17时许，由沾尚镇西进之日军先头部队进至大寒口、中山村、户封村预设伏击圈时，第129师集中3个团的兵力发起迅猛攻击。八路军在短时间内且在同一地区设伏，大大出乎日军意料。面对八路军突然猛烈的火力突击，日军仓皇应战，随后依托村庄实施顽抗。我伏击部队英勇冲杀，多路冲入敌阵实施分割围歼。经1小时激战，我军共歼敌250余人，缴获轻机枪1挺、步枪100余支。

    此次作战，首次伏击制胜的关键是引而不发、避强击弱，第115师第343旅在充分正视敌强我弱差距基础上，以清醒的头脑和极强的隐忍力隐蔽待机，面对敌精锐部队不激进、不盲动，而是果断抓住日军主力远离、辎重部队进入伏击圈的有利时机迅速猛击，避强击弱，一击必胜；而后面对日军之精锐第40旅团的强劲回援势头，避敌锋芒，主动撤离。再次伏击全胜的关键是出敌不意、出奇制胜，“用兵之法、贵在不复”， 但广阳伏击战打破常规用兵原则，第129师充分利用日军思维定势，不按常规出牌，两支部队时隔一天在同一地区对敌实施伏击作战，既果断大胆又出敌不意，以不可思议的突然性让敌毫无准备、仓皇应对。