八路军第10师在贺龙率领下挺进到同蒲路北段，一直在宁武、神武、朔县一带发动群众开展游击战争。团长贺炳炎、政委廖汉生，从贺龙师长那里接受了任务，便率716团向雁门关开进。经过三天急行军，抵达雁门关西南十多里的老窝村。部队驻扎后，发现敌人汽车不时地从雁门关下通过，不断传来隆隆的炮声。
10月16日，贺炳炎得到情报：大同日军集结三百多辆汽车，满载武器弹药，好像要经雁门关向南开往忻口去，每隔四五天就有日军车队通过。贺炳炎与廖汉生商定袭击日军车队。
17日黄昏，贺炳炎与廖汉生率部到达雁门关西南。经过侦察，他们决定在雁门关以南黑石沟公路两侧高地设伏，袭击从雁门关而来的日军运输车队，并派少量兵力占领雁门关。
贺、廖将此计划报告师部，贺龙当即复电批准。
贺炳炎、廖汉生作了战斗部署：全团一起出动，第1营、营设伏于公路附近陡坡南北，第营担任主攻。18日凌晨，部队趁着夜色进入了设伏区。天亮前，全都部署完毕。
天亮了，贺炳炎、廖汉生站在山上用望远镜观望，公路上仍然没有什么动静。等到10时许，只见北边公路上升腾起一片烟尘，接着传来汽车马达声。日军车队开来了。头一辆车上坐满了日军，一个腰挂军刀的军官手持望远镜不停地向山上张望。敌人在平型关吃了苦头，现在谨慎多了。汽车越来越近，听到了车上日军叽里哇啦的话声。
战机到了，贺炳炎一声令下：“打！”机枪、步枪一齐开火，敌人的弹药被打着了，发出剧烈爆炸声。日军急忙跳下车准备反击，营战士趁机向日军冲去，双方展开惨烈的肉搏战。
不多时，日军大部被消灭，少数在顽抗。指导员胡觉三发现汽车底下趴着一个鬼子，想捉活的，不料刚跑过去，就被鬼子开枪击