1937年10月，日军在侵占大同后继续向南进犯太原。
为配合国民党军在忻口的防御作战，八路军第120师师长贺龙命令第358旅第716团深入日军侧后，在代县的广武、雁门关、太和岭间，破击大同经代县、忻口到太原的公路，打击日军运输队，截断日军补给线。
深秋的一天，第120师召开师团以上干部军事会议。
“怎么样啊？部队刚到这里来，人生地不熟，有什么问题？”贺龙操着一口湖北话，用轻松的语调问。
“我们一路上看到日本鬼子的暴行，同志们十分气愤，恨不得立刻上战场，真刀真枪地同他们拼个你死我活。”
“蒋介石的军队真是熊蛋，连鬼子的影子还没见到，就吓得拼命往后跑……”
“人家115师首战平型关、打了个大胜仗，咱也不能落后。”
听着与会者的议论，贺龙不禁放声大笑起来。
“大家的求战情绪很高，这很好嘛!我们到这里来，就是来打仗的，要逛风景就不到这里来了嘛！”
听到贺老总诙谐的话语，大家都轻松地笑起来。
贺龙在鞋帮上磕了磕烟斗灰，站起身来，走到挂在墙上的一张地图前，指着地图上被等高线标得密密层层的地区，说：
“现在同日本鬼子较量的机会来了，我们师准备马上开到这一线去，在这个古战场上，同敌人打一仗！”
大家俯身一看，贺龙所指的地方正是历史上著名的隘口——雁门关。
熟悉中国历史的人都知道，公元前136年，李广率军出雁门关，因寡不敌众而受伤被俘。押解途中，他飞身夺得敌兵马匹，射杀追骑无数，回到汉营，从此赢得了“飞将军”称号。除此之外，这里还有民间广为流传的杨家将的故事。可以说，雁门关早已不是一个普通的关隘。正如著名史学家翦伯赞先生所指出的：如果把漠北草原比作是中国历史演变的大后台，那么雁门关就是演义一幕幕波澜壮阔、金戈铁马历史剧的出场门！
贺老总环视在座的诸将，语气坚定地说：
“眼下日军正向山西的几个重镇进击，忻口战役正在进行。敌人每天都要从大同经雁门关，不断向前线输送弹药和给养，可以说，这是敌人的一根大动脉。目前，日军的气焰十分嚣张，自以为这一带已是他们的后方，所以戒备相当疏忽。我们正好利用敌人的这一弱点，出其不意，给他一个致命的打击！”
10月16日，驻守大同的日军纠集了300多辆汽车，满载武器弹药，一路向雁门关驶来。
接到情报后，八路军第120师将伏击车队的任务交给了第716团。
第二天拂晓，第716团独臂团长贺炳炎和廖汉生政委就带着连以上干部勘察地形。他们悄悄钻进黑石沟，爬上山顶，一条弯弯曲曲的公路立刻一览无余地呈现在脚下。它从雁门关伸出，在脚下由西向东绕了一个大圈，然后向忻口方向折去。公路的西面是悬崖峭壁，北面是一段陡坡，顺公路向南不远处有一座石拱桥。这里果真是一个绝好的设伏之地，既便于部队隐蔽接敌，又使得敌人遭打击后无法进行有效还击。
贺炳炎团长当即进行了具体部署：1营、2营埋伏在陡坡南北，中段由3营负责主攻，再由1营派出一个连向阳明堡方向警戒。3营11连伏在桥西，断敌逃路。
明确任务后，贺炳炎十分严肃地说：
“这是咱们120师到前线的第一仗，贺师长信任我们，把第一个任务交给了咱，咱可要打一个漂亮仗，攻击信号一发起，全团要一齐动作，力求把敌人干净、彻底地消灭在黑石沟内……”
10月18日，鸡叫头遍时，天黑得伸手不见五指。第716团主力沿着崎岖小路，神不知鬼不觉地进入黑石沟，在公路西侧高地设伏。
10时左右，北面公路上腾起了滚滚尘土，同时还传来了轰轰的马达声。战士们抑制不住内心的高兴，悄悄地互相传递着消息。
“听见动静了没？龟孙子来了！”
“好家伙，这得多少辆汽车，把半拉天弄得灰天灰地的……”
炮兵阵地上，4门迫击炮早已高高地昂着头颅，十多发炮弹在炮侧摆得齐齐整整。两门平射炮的炮架已被牢牢地固定在地上，黑洞洞的炮口指向山下的公路。
眼看着敌人长龙般的车队马上就要进入伏击圈，3营突然送来报告：南面阳明堡又开来200多辆汽车，估计他们会在这一带会合。敌人数量无形间增多，为战斗增加了困难。
廖汉生高兴地说：
“既然送上门来了，就一起吃掉它，如果放走这到嘴的美味，那可真有些可惜了……”
“好，那就一块儿干掉它！马上通知各营，听统一号令，准备战斗！”贺团长命令道。
两路汽车鸣着喇叭，大摇大摆地开过来了。南来的车队，几乎都是空车，只有第一辆车上坐着十几个鬼子兵，后面的少数几辆车里装有伤兵和死尸。北来的车队可就不同了，一共有50多辆，满载兵员、弹药。最前面的车上坐着掩护部队，荷枪实弹，不时警惕地注视着四周，一副如临大敌的架式。
两个车队正巧在八路军伏击圈内交会了。车上的敌人看到对面的车队，高兴得哇哇啦啦地大喊大叫，手舞足蹈。忽然看见车上面还有伤兵和死尸，慌忙又纷纷脱帽致哀，有的还居然呜啦呜啦地唱起了挽歌。
正在此时，随着贺团长的一声令下，三发红色信号弹飞上天空。平射炮和迫击炮首先开火，只听得几声隆隆的巨响之后，前面的几辆汽车陡然间飞上了天，然后火光一闪，又轰轰地爆炸起来。为断敌车队后路，炮兵立即调整炮口，瞄准两个车队的后尾，又是一阵齐射。后面的敌人见势不妙，掉头就跑。
“打！”
3营营长王发祥挥动着驳壳枪，指挥全营官兵朝着公路上的敌人开始了第一轮攻击。各种枪弹、手榴弹，在敌人的汽车前后爆炸开来。有的直接落到了厢板上，打得敌人无处藏身，有的落在车头上、轮胎上，把原来一辆辆威风凛凛的汽车炸得东倒西歪……
“冲啊！”
王营长驳壳枪一举，3营的官兵们手端步枪和机枪，如汹涌的波涛冲下山冈。
日军在突然的打击下刚刚清醒过来，正要组织反击，汽车上的弹药开始爆炸，一声声如雷爆般巨响，汽车被炸得轮滚板飞。
冲上公路的八路军战士们大声呼喊着，与残余的敌人展开了白刃战。十多里长的公路上，刺刀撞击铿锵声，血肉迸飞的惨嚎声，拼死挣扎的呼喊声搅成一片。
在这次伏击战中，129师的官兵们接受了115师的沉痛教训。在不久前的平型关大战中，115师虽歼敌上千人，但也付出了好几百人的巨大损失。“据说，当时很多鬼子都躺在地上，等八路军靠近时突然起来开枪”。因此，129师的官兵们不再呼喊“缴枪不杀”的口号，只要鬼子没放下枪，不举起双手，就毫不手软地将他消灭掉。
第11连指导员胡觉三，挥舞长征时带过来的鬼头刀，连续砍死两个日本兵，解救了被围战士，自己却被钻在汽车底下的鬼子射中前胸，光荣牺牲。
“为指导员报仇！”的口号声响彻山谷，激励着广大指战员奋勇拼杀。
一个多小时后，枪声渐渐稀落下来，公路上的火药味浓烈扑鼻，日军官兵的尸体横七竖八地躺在公路上、山坡上，有的淹没在一尺多深的烂泥里。
战斗胜利结束了。方圆数十里内的老乡们听说八路军在雁门关打了大胜仗，都好奇地赶来了，黑石头沟里充溢着一片开心的欢笑声。他们和战士们一起搬运战利品，清扫战场。
廖汉生政委正在战场上巡视，忽然看到一名年轻战士正在用铁锹狠命地砸汽车，一边砸一边气呼呼地骂：
“我叫你跑，我叫你驮小鬼子……”
廖汉生看了直想笑，有罪的不是汽车，而是日本鬼子，汽车是我们的战利品，可是由于我们现在打的是游击战，也没有人会开汽车，因此这些战利品只能处理掉。想到这里，廖政委阻止道：
“不要砸了，用炸药炸掉，绝不能把它们再留给鬼子……”
响声四起，黑烟弥漫。敌人的一辆辆汽车冒出了滚滚的浓烟。紧接着，贺炳炎团长命令部队迅速撤离了战场。当阳明堡的日军闻讯赶来增援时，这里只剩下一片日军尸体和汽车残骸了。
此战，共毙伤日军300余人，击毁汽车20余辆。
20日夜，第716团再次前往黑石头沟地区设伏。这次分兵三路：一路占雁门关，一路向广武镇，一路向太和岭，并连夜破坏8座桥梁。
21日上午9时，日军由南向北的汽车200余辆和由北向南的汽车数十辆相向而来。当其先头车辆驶入伏击区时，第716团居高临下，以突然而猛烈的火力展开攻击。
日军汽车因公路被破坏无法前进，约一个营的步兵下车迎战。日军吸取上次教训，防守严密，还派出5架飞机支援。但是经过两小时激战，日军仍然以3倍于我的伤亡败退。
两次伏击战斗，共毙伤日军500余人，击毁汽车30余辆。与此同时，八路军第120师切断了日军由大同到忻口的交通补给线，第115师打击了蔚县至代县的日军交通补给线，使进攻忻口日军的弹药、油料供应濒于断绝，攻势顿挫。
雁门关伏击战是继平型关大捷后，八路军打的又一个较大的胜仗。忻口会战前敌总指挥、国民党第二战区副司令长官卫立煌在战役结束后曾对周恩来说：
“八路军把敌人几条后路都截断了，对我们忻口正面作战的军队帮了大忙。”
毛泽东在《抗日游击战争的战略问题》一书中对此战给予了高度评价，指出：
游击战争还有其战役的配合作用。例如：太原北部忻口战役时，雁门关南北的游击战争，破坏同蒲铁路、平型关汽车路、杨方口汽车路，所起的战役配合作用，是很大的。
