具体部署是：以新第1、第2旅在昔阳以东节节抗击，佯作主力，诱使日军第33师团主力脱离其与独立混成第19旅团的战术协同距离，向皋落镇方向深入。

    同时，以第386旅、新编第8、第9旅等主力，在地方部队和民兵配合下，以爆破、袭扰、小股阻击等方式，全力迟滞、分割独立混成第19旅团与第106师团部队，使其难以快速增援。

    7月10日起，日军第33师团部队在“驱逐”八路军阻击部队后，判断八路军主力可能向皋落镇方向收缩，遂以第214联队为前卫，师团主力随后，成战斗队形向阳泉以西的皋落镇方向梯次推进，但行动依然谨慎，控制要点，步步为营。

    师指见诱敌深入初见成效，但日军队形仍未散开，决心“加一把火”。。

    7月12日晨，他们命令佯动的新1、新2旅“溃退”迹象更为明显，并仓促遗弃少量破损物资。

    同时，集中师属炮兵团及第385旅、第386旅所属炮兵营，秘密机动至皋落镇东南的柳林沟、西寨之间地域隐蔽待机。

    真正的攻击主力第385旅、第386旅、新8旅、新9旅则利用夜色和复杂地形，从日军行军纵队的北侧和南侧外围实施大范围迂回，向日军后方和侧后穿插。

    7月12日下午，日军第214联队先头大队进占皋落镇，未遇强力抵抗，遂向师团部报捷。

    第33师团长判断八路军已无力坚守，命令后续部队加速跟进，企图咬住“溃退”之敌。其部队在狭窄的河谷地带逐渐拉长了行军纵队。

    此时，八路军穿插部队已基本就位。

    7月13日凌晨，师指下达总攻命令。

    首先发难的是炮兵：师炮兵团和各旅属炮兵集中火力，并非覆盖行军纵队，而是猛烈轰击日军第33师团部所在地、辎重队集结地以及几处关键的道路节点和桥梁。

    炮火准备持续约二十分钟，虽未造成日军战斗部队巨大伤亡，却打乱了其后勤补给，并迟滞了其部队调动。

    炮击尚未完全停止，八路军第385旅、新8旅即从北面，第386旅、新9旅从南面，对已被炮火切断联系、呈相对孤立状态的日军第214联队及其配属部队发起猛攻。

    战斗一开始就异常激烈，八路军以连排为单位，在己方迫击炮和重机枪火力掩护下，多路突进，力求将日军分割。

    日军依托村落和有利地形顽抗，其单兵素质和顽强程度给进攻部队造成不小伤亡。

    关键突破发生在新8旅方向。该旅集中了全旅的火炮和大量黄色炸药，在近距离对日军据守的一个核心大院发起爆破突击，一举摧毁了日军在该区域的支撑点，打开了缺口。

    与此同时，迂回到日军侧后的八路军部队，对试图向前增援或向后收缩的日军部队发起猛烈侧击。

    战至13日午后，日军第214联队已被分割成数块，指挥陷入混乱。

    前来解围的日军独立混成第19旅团一部，在途中遭到八路军新1、新2旅及地方部队的层层阻击，加之道路被严重破坏，进展缓慢。

    第33师团主力因指挥系统受创，部队被割裂，难以组织有效反击。

    7月13日夜，八路军各部对被围日军发起最后总攻。

    在密集的迫击炮火和手榴弹攻击下，残余日军抵抗逐渐瓦解。

    至14日清晨，被围的日军第214联队主力及配属炮兵、工兵大部被歼，联队旗被缴获，联队长重伤后自戕。

    只有少数散兵趁夜色逃脱。

    是役，八路军以伤亡约两千八百人的代价，歼灭日军第33师团第214联队主力及配属部队约三千二百人，缴获步枪一千五百余支，轻重机枪七十余挺，掷弹筒、步兵炮、山炮二十余门，电台数部及大量弹药、物资。

    日军第33师团及独立混成第19旅团遭此重创，锐气尽失，加之侧翼的独立混成第19旅团也遭受一定损失，被迫全线停止西进扫荡，收缩回阳泉、平定、昔阳县城等据点固守。

    八路军不仅巩固了太行根据地东部屏障，更通过此次成功的运动歼灭战，极大锻炼了部队在多兵种、大兵团协同作战，尤其是步炮协同与战场通信保障方面的能力，使日军短期内再也无力组织对太行山腹地的大规模进攻。

    整个6月至8月间，八路军依托初步建立的军工能力和经过整训的主力部队，在山西战场对日军的交通恢复企图进行了有力打击。

    华北方面军虽然不断发起作战，但不仅无法恢复有效的交通和资源生产，反而在一次次“收复”空地的过程中，持续失血。

    山西，这个日军原本意图作为“华北兵站”的地区，变成了一个无底洞般的消耗战场。

    “四二零”战役的惨败及其后续作战失利的影响，通过华北方面军和大本营的紧急报告，如同一盆冰水浇在了东京决策层的头上。华北的持续失血，使得先解决