7月20日，朱德、彭德怀、左权联名向中共中央军委发出请示电的同时， 下达了集中二十二个团兵力，大举攻击正大路的战役预备命令。
会后，太岳部队进行了整编，并成立太岳军区。陈赓为军区司令员兼三八六旅旅长，王新亭为政委，周希汉为参谋长。
陈赓领了任务后，即率七七二、十六、二十五等四个团，经五昼夜急行军，从太岳区越过白晋铁路日军封锁线，于十八日抵达寿阳县以南约二十五公里处秘密集结。安顿好部队，陈赓偕周希汉骑马飞奔前线指挥所。
1940年8月。太行山黎县石拐镇。
陈赓和周希汉，带着几名警卫战上，骑马飞奔而来。
石拐镇倚山而建，风景优美。一二九师的前线指挥所设在一座用石头垒起的小三合院里，正屋中间的墙上挂着一幅军用地图。这里既是作战指挥室，又是刘伯承和邓小平的卧室。
陈赓和周希汉一步跨进屋里。
“报告！”陈赓还未说完，刘伯承便说：“算了，算了，赶快吃饭，大家就等着你们两位了。”
陈赓一看，果然，陈锡联、谢富治等都已在座。
等陈赓和周希汉吃完饭，刘伯承走到地图跟前，手拿红蓝铅笔说道：“这个战役规模空前，朱、彭首长命令，重点破击正太铁路。我们一二九师负担阳泉至榆次的破击任务。本战役由陈赓、陈锡联、谢富治统一指挥。
右翼纵队由范子侠负责，带两个团担负阳泉、寿阳间的破袭，中央纵队以三八五旅的七六九团、十四团及三八六旅的七七二团组成，由陈赓和陈锡联指挥，以一部兵力攻长治以西日军据点，牵制阳泉之敌，左翼纵队由三八六旅的十六团和决死一纵队的二十五团、三十八团三个团组成，担负寿阳至榆次间的破袭任务……”
刘伯承讲到这里，突然停止，看着坐在前排的周希汉说：“根据陈赓同志的建议，决定左翼纵队由你指挥！”
“由我？”周希汉一愣，看看刘伯承，又看看陈赓。陈赓微笑地点点头。
“是的”，刘伯承说，“怎么，你不乐意？”
“不，只是……”周希汉一时不知如何表达自己的想法。
“一定要坚决攻下芦家庄，上湖、下湖、马首等车站和敌据点，然后视情况向北。向西扩大战果，一定要遵守统一时间协同配合，彻底破坏正太路。”
刘伯承边谈边挥起握得紧紧的右拳，有力地砸在桌子上。
汉认真地听着，他心里明白，刘师长已向他下达了死命令，他也非常清楚，这是首长对自己的信任和考验。
“我师当面之敌为片山第四混成旅团所辖之四个步兵大队，并各附骑兵、炮兵、工兵、辎重及通信兵。”李达介绍了敌情。
“这次参战的地方武装和民兵群众很多，要派得力干部去组织带领，庄意保证他们的安全，注意搞好军民关系。”邓小平补充道。
说完，各位首长都以信任的目光看着周希汉。
“是！我周希汉决不辜负首长们的信任，坚决完成任务！”周希汉站起身来立下军令状。
会议结束后，陈赓和周希汉并肩回到宿舍。
“你这个好战分子，这回可以好好地过把瘾了吧！”陈赓拍着周希汉的肩膀说，“怎么样？我举荐你，你有什么意见吗？”
“没有，我知道这是你对我的信任。”周希汉答。
夜己很深了，辗转反侧的周希汉突然附在陈赓耳边说：“旅长，我今天得赶回部队，把任务布置下去。”
“你走吧！千万要记住师长和政委讲的，既要指挥好作战，又要把政治思想工作做好。”陈赓叮嘱。
这一夜陈赓也彻夜未眠。他此次举荐周希汉，就是想让他在实践中锻练，他相信，周希汉是可以培养成一个优秀的高级指挥员的。
次日拂晓，周希汉带着骑兵通信班赶到左翼纵队的指挥所，当即召集三个团的团长、政委，传达了上级指示和作战任务，并作如下部署：由十六团攻打芦家庄车站，并以一部兵力向榆次方向佯攻，牵制日军；二十五团攻打马首车站，并派一小部兵力牵制寿阳县城日军；三十八团攻打上湖车站，并攻占下湖，尚足两个日军据点。部队进入战斗后，即切断敌人的电话线，破坏敌人交通。
一切都在悄悄地进行。茂密的青纱帐掩护着部队的行动。
20日晚，三颗红色信号弹在天空升起，这是总攻开始的信号。一场震憾日军的大战打响了，各路突击部队如猛虎下山扑向正太路日军车站和各据点。
轰隆隆的枪炮声把日军从睡梦中惊醒。未等日军清醒过来，八路军两个连队迅速越过小河，攻占芦家庄以北日军碉堡，占领了芦家庄，并由西向东攻击车站；另三个连攻占车站南面五百米处的两个碉堡后，由东向西朝车站扑来。手榴弹、火枪火炮、火光冲天，浓烟滚滚，日军被打得晕头转向，抱头鼠窜。
人民群众发动起来了。一二九师左翼纵队的破路地段约三十公里，每一公里的铁路上都有成千上万的人，他们锤击着，呐喊着，夜以继日地炸桥梁，毁隧道，折铁轨，烧枕木，平路基，砍电杆，收电线。
天一亮，日本人傻了眼，正太路许多地段变为平地。
恼羞成怒的日军组织起了反扑。
31日，长凝日军五百多人在飞机的掩护下，向陈赓所部的高坪阵地猛攻，芦家庄二百多名日军向道坪右翼前进。
为避免受敌合击，陈赓令十六团主力向进犯高坪、道坪之敌进行反击，将敌击溃，掩护破路部队安全转移出外线。
经过十几天的激战，婉蜒二百余公里的日军所谓“钢铁封锁线”已被抗日军民破坏达三分之二以上，并占领沿线大部据点，日军伤亡达二千九百多人。
对于这一沉重打击，当年日军的《华北方面军作战记录》上曾作过记载，称：
盘踞华北一带的共军，按照第十八集团军总司令朱德部署的所谓“百团大战”，于1940年8月20日夜，一齐向我交通线及生产地区（主要为矿山） 进行奇袭。特别是在山西，其势更猛，在袭击正太路及同蒲路北段警备队的同时，并炸毁和破坏铁路、桥梁及通信设施，使井陉煤矿等设备，遭到彻底破坏。此次袭击，完全出乎我军意料之外，损失甚大，需长时期和巨款方能恢复①。
这一沉重打击，还使许多日本士兵非常惧怕和绝望，一个日本士兵在给家人的信中说：“八路军天天攻击，早上活着，就不知道晚上怎样。”
全国抗日军民沸腾了！延安和重庆都举行了盛况空前的庆祝大会。
大后方在悲观空气的弥漫中，突然听到八路军在华北前线胜利出击的消息，精神为之一振。重庆《大公报》、《新蜀报》、《新民报》、《力报》等，竞相刊登百团大战战绩，发表评论。
谈了一年多反共调的国民党最高当局，对八路军的胜利表示欢迎。蒋介石也发来了嘉勉电：
朱副长官，彭副总司令：迭电均悉，贵部窥破时机断然出击，予敌以甚大打击，特电嘉勉。华北的百团大战第一阶段在9月10日宣告结束。
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