1938年4月4日，華北日軍以第108師團為主力，配第16師團、20師團和109師團等各一部共30000餘人，採取分進合擊戰術，西自同蒲路、北自正太路、東自平漢鐵路、南自邯[鄲]長[治]、臨（汾）屯（留）公路等處，分九路向晉東南地區分進合擊，企圖於榆社、遼縣、武鄉地區消滅東路軍和八路軍總部。
八路軍總部依據繳獲的日軍作戰地圖和大量情報，判斷日軍將向晉東南發動九路圍攻，決定佈署如下：曾（萬鍾）軍主力隱蔽集結於東田、西營一線，待敵進至襄垣以北側擊之；劉（伯承）師以協助曾軍適時打擊涉縣向遼縣前進之敵；徐（海東）旅及決死第1縱隊打擊或消滅沁源東進之敵；朱（懷冰）部集結馬陵關、白壁地區，待機向祁縣、太谷、壽陽之線活動；曾（國華）支隊、陳（錫聯）旅積極向平漢線襲擾。
各路日軍相繼侵入遼縣、武安、涉縣、黎城、榆社、武鄉、襄垣、潞城、屯留、沁縣及臨屯公路全線，大肆焚掠姦殺，沿途大小村莊和城鎮皆成焦土，近兩萬戶房屋被燒，無辜百姓近萬人遇害。
4月10日，朱、彭率八路軍總部抵達武鄉縣馬牧村，指示東路軍國軍第3軍、第94師和第169師：各部以連或營為單位，對前進之敵採取運動防禦姿態，配合本地自衛軍、游擊隊晝夜襲擊以疲倦敵人，分散和迷惑敵主力，相機突襲殲敵一部。
115師344旅、決死1縱隊、各基幹支隊和八路軍總部特務團英勇阻擊日軍，使敵人合擊八路軍主力於遼、榆、武地區的計劃完全落空，除屯留、長治、昔陽3路來攻的日軍108師團的3個聯隊侵入晉東南根據地腹地外，其他6路進攻均被阻止。
八路軍總部令129師主力及第689團由外線轉入內線，伺機殲孤立之敵。第129師師部率386旅主力和第769團，從10日起經3天行軍，進至武安、涉縣間的亂石巖、雞鳴鋪一帶設伏。
由平定、昔陽出發進攻的日軍第108師團一部，以主力向遼縣方向開進，一部經松煙南下，迂迴遼縣，於11日進至晉東南根據地腹地遼縣附近和芹泉地區。
由屯留出擊的第117聯隊向虒亭進攻，防守此地的國軍第3軍不戰而退，日軍佔領虒亭和沁縣。朱、彭率領八路軍總部離開沁縣小東嶺，轉移至武鄉縣城以西的馬牧村。
12日，日軍第108師團步騎兵6000餘人，分兩路繼續北犯：第117聯隊經沁縣進犯武鄉，攻佔後便燒殺搶淫，沒有來得及轉移的百姓全部遭殃，縣城一片廢墟；第105聯隊由襄垣出發，攻佔遼縣後，與由和順南下的日軍第16師團一部會合。
14日，劉伯承與徐向前等商議，確定作戰方案後上報總部：我師與徐旅協同動作，配合曾（萬鍾）軍圍困段村，打擊增援，或配合朱懷冰師，或出遼縣。朱彭立即覆電同意，隨後劉伯承等令各部出發。
當晚，陳賡率386旅整夜行軍，到達武鄉西北的連道嶺（旅直）、風臺坪（772團）、賈豁鎮（771團）一帶，第689團和第769團也相繼抵達武鄉附近。
15日，日軍第117聯隊附炮兵和輜重部隊3000多人北犯榆社，佔了一座空城，便折回武鄉。黃昏時分，日軍放火燒燬武鄉城，晚10時從段村、武鄉沿濁漳河向東撤退。
劉伯承等判斷該路日軍將向南退走長治，遂令陳賡統一指揮各部連夜尾隨追擊，以求殲敵一部。
八路軍以第772團、第689團為左縱隊，沿侯家堖、田家莊進；以第771團為右縱隊，分別沿濁漳河南北兩岸對敵實行平行追擊；第769團為後繼部隊，沿大路進。陳賡率第772團先行。
16日晨，陳賡率772團和771團到達南窯科、牛家莊時，得知日軍大部已過長樂村，其輜重尚在白草延、馬莊附近。
因第689團和第769團因接到通知較晚，尚未趕到，陳賡即令772團殲敵後尾部隊。團長葉成煥指揮該團迅速佔領河北岸高地後，由侯家堖、田家莊、趙家莊向南側擊，將柏崎部隊之笠原大隊以及輜重隊約1500餘人，夾擊於武鄉以東長樂村地區，展開猛烈攻擊。
營長雷紹康帶領第772團3營以及團部特務連衝入敵陣，把河谷裡的日軍截成了三段，開始白刃戰，架在山上的迫擊炮、機槍也進行猛烈射擊。
771團在團長徐深吉指揮下，由南王家堖、西岺村側擊；隨後趕來的689團在團長韓先楚指揮下，由馬村向東南側擊。
日軍被八路軍分割於馬家莊、白草迪、裡莊、型村、長樂各處，處於狹窄的河灘路上，火力、兵力無法展開，被動挨打。
戰至中午，早已東去的日軍117聯隊主力1000餘人掉頭返回，被772團一部截擊。日軍向772團左翼的代家堖陣地發起猛攻。防守該陣地的772團10連與數倍日軍展開激戰，多次擊退日軍的進攻，終因寡不敵眾，傷亡很大，第1排全部壯烈犧牲，陣地被日軍攻陷。
下午14時左右，日軍約1個聯隊從遼縣方向趕來，到達蟠龍，該地的國軍第3軍不戰而退，日軍遂經此向八路軍左翼與正面猛攻，689團反覆衝鋒肉搏七、八次，終將日軍擊退。此時，劉伯承將769團調到代家堖準備決戰。
15時左右，劉伯承、陳賡等觀察到日軍援兵達1600餘人，而附近的國軍第3軍按兵不動，129師孤軍作戰，彈藥消耗很大，八路軍難以繼續殲滅援敵，為避免被動，便令主力撤出戰鬥轉移至後方集結，而以陳錫聯769團1個營分別向日軍遊擊，保持接戰襲擾。17時，又有日軍1000餘人從遼縣趕來增援。
772團團長葉成煥接到撤退命令後，一面指揮部隊打掃戰場，一面跑上一個高坡觀察日軍增援部隊情況。通訊員提醒他高坡上危險，葉成煥沒有動，不幸被日軍子彈打中頭部，特務連戰士連忙抬著他撤退。18日凌晨1時30分，葉成煥終因傷勢過重，流血過多，為國捐軀。
18日下午，129師召開追悼會，772團全體參加，各團均派有代表，劉伯承、徐向前及國軍聯絡官肖參謀均趕來，大家沉痛哀悼。隨後八路軍在雲安村舉行隆重的入葬儀式，師長劉伯承、副師長徐向前、旅長陳賡等均依次剷土蓋棺，痛別葉團長。
此戰共斃傷日軍2200餘人，打死日軍戰馬500餘匹，繳獲馬步槍100餘支、機槍2支、馬10餘匹，彈藥等軍用品一批。後偵察隊報告，苫米地旅團由襄垣經沁源退卻時，每聯隊僅有500餘人，也不見其輜重隊。
日軍投入工藤、柏崎2個聯隊共6000餘人，而國軍第3軍既不攔截日軍，也不支援八路軍，129師只得匆忙撤退，無法打掃戰場，也未能將繳獲的火炮等重武器運走，故繳獲不多。
19日，朱、彭抵達772團駐地武鄉縣合璧村，向772團團長葉成煥遺體告別。隨後，中央和八路軍政治部決定：由武鄉、榆社、遼縣（今左權）等七縣聯名，在長樂村為葉成煥等革命英烈修建紀念亭，內立紀念碑，碑體上有朱總、彭副總等人所書的輓詞。
立碑沒幾個月，日軍就竄至長樂一代進行了屠殺報復，看見紀念碑後，便推倒砸爛了石碑，焚燒了紀念亭。
1986年10月1日，武鄉縣在長樂之戰的主戰場裡莊灘上建起了雄偉的“長樂村戰鬥紀念碑”。
2009年9月10日，葉成煥被評為“100位為新中國成立作出突出貢獻的英雄模範人物”。
