1938年2月初，為配合徐州會戰，華北日軍對山西再次發動了一場大規模攻勢。這一次，日軍出動了四個師團，其作戰部署是：土肥原賢二指揮的第14師團及下元熊彌指揮的第108師團分別攻佔河南新鄉、山西長治兩地；然後第108師團由北而南指向臨汾，第14師團由東而西指向曲沃，從側後配合第108師團。另外，川岸文三郎指揮的第20師團沿同蒲鐵路正面推進，其側翼則是由清徐地區向離石開進的第109師團。與之對抗的，是閻錫山和衞立煌指揮的30多個師。
第14師團和第20師團是日本17個常設師團中的兩個，第108師團和第109師團是侵華戰爭爆發後，日軍從常設師團之第8師團和第9師團的復員軍人的基礎上組建的，其戰鬥步兵均有12個大隊。按照日軍對戰華軍的用兵方程：在攻勢作戰時，一個大隊的日軍去打國軍的一個正規師是綽綽有餘的。因此，日軍並沒有將這些中國師放在眼裏。實際上，山西的中國軍隊自忻口會戰及太原會戰後，也一直未得到充分的休整。加上閻錫山指揮的第二戰區對敵策略消極，未充分利用這四部日軍包裹的呂梁山、中條山、太行山、太嶽山以及汾河、沁河、漳河等用兵要地。結果，到了3月8日，日軍便突入了運城盆地，佔領了風陵渡至温縣之間的黃河渡口。
明眼人都清楚，日軍下一步的作戰目標便是渡過黃河，突進中原地區的洛陽、、鄭州、開封等地，呼應徐州方面的日軍，徹底控制隴海路，以奠定下一步西進潼關、南下武漢的戰略基礎。那麼，為何後來僅有土肥原賢二所部的第14師團渡過黃河並與華軍展開了蘭封戰役呢？一是因為當時日本舉國擁有的27個師團全部使用，一時無力組建新部隊；二是八路軍在敵後戰場的襲擾戰鬥牽制了日軍南下。其中，一次性殲敵人數最多、給華北日軍極大震撼的則首推3月16日爆發且被載入軍事教科書的神頭嶺伏擊戰。
神頭嶺，位於潞城東北12公里，是邯長大道（邯鄲至長治）的必經之地。按照日華北方面軍於3月10日下達的命令，這段區域的負責部隊是日軍第108師團。其中，涉縣、黎城、潞城，是日軍在邯長公路駐防的三個主要中繼站。涉縣有敵400多人，黎城有敵200多人，潞城人數最多，有日軍步騎兵2000多人。令八路軍戰士切齒不已的是，駐守潞城的還有剛從南京戰場上下來的第16師團之一部。戰史記載，這一戰我軍採取的戰術是“圍點打援”，即打黎城之敵，吸引潞城日軍增援，並於途中伏擊。摟草打兔子，涉縣之地來援也同樣狠揍之。坐鎮總部指揮的是129師師長劉伯承，負責前線具體作戰的則是129師386旅旅長陳賡。
這位睿智將軍膽大心細，在敲定將神頭嶺作為伏擊地點後，並未完全相信地圖，而是直接跑到前線實地勘察。這一看，驚出了陳賡等人一身大汗。原來，地圖上標註通過神頭嶺的邯長公路是伏在一條深溝裏蜿蜒西行的。現實中呢？公路並不在山溝裏，而是在寬度不到一二百米的山樑上。路兩邊雖然比公路略高，但沒有什麼遮蔽物，僅有幾十米處國軍之前修築的幾座簡陋工事。
打這場伏擊戰，陳賡本是要調動3個主力團的。但這樣的地形，根本無法展開並隱蔽如此多的部隊。不過，從這些不利情況中，陳賡還是看到了幾分勝算。一是日軍屢勝而驕；二是日軍也清楚此地不易打伏擊，容易產生麻痹鬆懈的心理。因此，他認為若是做好隱蔽、調配好兵力，是可以打一場漂亮的伏擊戰的。於是，陳賡遂下達了作戰命令：第771團、第772團埋伏邯長公路之北，補充團埋伏邯長公路之南。其中，第771團之特務連負責炸斷濁漳河大橋並負責圍殲日軍的先頭部隊。第772團第3營的兩個連負責拉下“門閘”，徹底封死日軍逃亡之路；剩下的1個連在伏擊戰打響後，負責襲擾潞城日軍，使其不敢全力增援被困日軍。為了防止不可預料的敵情發生，大軍側後的餘莊還要派出一個排的警戒部隊。
16日凌晨，負責“釣魚”任務的385旅之第769團已經開始了對黎城的攻擊。這支部隊的指揮官是因奔襲陽明堡機場而一舉成名的戰將陳錫連，素來以擅攻堅著稱。他帶兵猛衝猛打，一度攻入了黎城城區。但出乎意料的是，由於昨晚有1200餘日軍開進黎城，使黎城之敵猛增到了1500餘人，769團在兵力上處在了下風。
不過，由於黑夜狀況不明，日軍也不敢放開手作戰。這時，涉縣和潞城的日軍都收到了黎城告急的電報。涉縣的日軍指揮官比較狡猾，他們發現769團的伏兵後就縮了回去。潞城的日軍顯然沒有這份警惕。戰史記載，這部來援日軍由第16師團戰鬥部隊及第108師團的輜重部隊組成，約1500餘人，均是清一色的日軍精鋭。如陳賡所料，首先開入伏擊圈的是日軍搜索部隊，他們就沿着小道向道路兩旁搜索前進，有的馬匹就從舊工事旁經過。看四周沒動靜，這部日軍旋即通知了後面的日軍大部隊。不久，日軍主力便開進了伏擊圈。先是步兵、後是騎兵、再是大車隊，待到日軍後衞開進伏擊圈，八路軍遂對其展開了攻擊。剎那間，神頭嶺的山樑便成了一片火海，瞬間淹沒了日軍的隊伍。硝煙還未散盡，八路軍戰士便端着刺刀和紅纓槍衝向了敵軍。
日軍的一字長蛇陣被攔腰截斷後，中段的日軍首先遭到滅頂之災，東段的日軍由於濁漳河大橋被炸斷早已無路可逃。唯一令陳賡矚目的是西段的戰鬥。這邊日軍有300餘人跑進了神頭村，看樣子是想依靠村中房屋負隅頑抗。好在772團的7連1排離村很近且反應很及時，他們趁敵不備，一陣猛衝猛打便將日軍逐出了村子。但日軍很狡猾，他們聽槍聲判斷這股八路軍人數很少，便又返回了神頭村。就在1排快要頂不住時，八路軍援兵開到。一陣子彈、手榴彈、炮彈過後，這股日軍全部就殲。可惜的是，由於作戰間隙太大，還是讓100多個日軍逃出了包圍圈。但即使如此，此戰斃傷並俘虜的日軍也超過了1500人，而八路軍才傷亡了240餘人。
戰後不久，僥倖逃生的日本隨軍記者本多酒沼曾專門寫了一篇通訊來報道神頭嶺戰鬥，稱此戰是八路軍典型的游擊戰術。日軍汽車部隊的一名伍長也在日記裏稱神頭嶺伏擊戰是日軍第108師團從來沒有過的損失。神頭嶺，真成了日軍喪魂落魄的“傷心嶺”。
參考資料：《王新亭回憶錄》、《吳富善回憶錄》、《八路軍回憶史料》