擊敗日僞軍，佔領整個陽泉以後，八路軍重點駐軍火車站，北面鎮子，炮兵陣地，公路橋，保晉鋼鐵廠，又派遣部隊，進入西北方向的煤礦區域，驅逐日僞軍。
這裡，保晉鋼鐵廠，是山西很早的一個鋼鐵廠，利用陽泉的煤鐵礦資源冶煉鋼鐵，又利用正太鐵路的貨運便利，成爲一個很重要的企業，將來，八路軍以之爲基礎建立大型兵工廠，就有了基礎。
凌晨三點，彭總帶領援軍，親自趕赴陽泉東營盤高地，會見了趙羽，詢問了戰況，立刻叮囑：“現在就開始挖掘防護掩體，避免日軍白天用空軍轟炸。同時，要在天明之前，設置新的分散炮兵陣地。”
在彭總的指揮下，部隊迅速在高地上尋覓崖壁，開鑿山洞，挖掘隱蔽的炮位。還好，炮兵陣地上，日軍也挖掘有一些，讓八路軍儉省了許多力氣。
正在八路軍以爲大功告成，可以打掃戰場，收拾日僞軍遺留的大批裝備彈藥的時候，炮兵陣地上，人們聽到了悠遠隱約的汽笛聲。
“列車！”人們吃了一驚。
稍有軍事常識的人，都能知道，這裡發生的戰鬥，尤其是炮兵的集羣轟擊，幾十公里外的人都能感受到，按說，日軍鐵路沿線的守備隊，可以迅速跟太原或者石家莊等地的指揮部聯繫，或者，兩個大城市的日軍司令部，都能及時掌握這裡的情況，普通列車，誰還會往戰地開呀？
大家第一感想到的就是軍列，日本援軍趕來了。
八路軍立刻做好了戰鬥準備，尤其是炮兵，在趙羽的指揮下，由趙章成將軍一一矯正調整。利用日軍炮兵地圖，確定了打擊敵人的路段範圍。
趙羽還向彭總建議，在陽泉鎮進行“戰鬥”，讓零星的槍聲不斷，間或，還讓幾挺輕重機槍掃射一陣，以吸引敵人的注意力，讓他們誤以爲，陽泉的戰鬥還在繼續，日僞守軍繼續增援！
幾分鐘以後，東南方面的列車已經接近，並且降低速度，隨後，在白羊墅村，距離陽泉4.5公里的地方逐漸停滯，慣性前進一公里左右，在桃河和義井河的交匯處完全停止。
八路軍方面嚴密監視。
很快，大批日軍從列車上跳下來，迅速集結，朝前面運動。
第一列軍車剛停，第二列，第三列，從後面趕到，將一條長蛇續接成令人髮指的，看不到頭兒的大蟲子。
黑暗中，八路軍幾十個夜視儀望遠鏡，盯着日軍觀察，依據對講機，彭總和羅瑞卿主任，已經做出命令，調集部隊，運動到敵人兩翼包圍，截斷敵人的側後，七個主力團的八路軍，已經增加到兩萬多人，躍躍欲試，特別是一些後續部隊，發現戰鬥已經勝利，自己沒有參戰，心裡癢癢的，急不可耐。
日軍57師團第二聯隊長矢野正雄大佐，得到前方戰敗，上村幹男大佐玉碎的消息，心如刀絞，57師團組建時間不長，他們都屬於老牌部隊的軍官，私交甚篤，爲了給上村大佐報仇，挽回57師團的榮譽，他拼命要前進。
57師團的師團長楠本實隆中將，也得知了陽泉危急的消息，大吃一驚，立刻督促後續部隊緊急增援，他親自坐鎮，統領第三聯隊和司令部所多部隊，強徵石家莊的列車，強行西行。
北平的華北方面部隊司令官岡村寧次，也心急如焚，敦促57師團迅速前進，因爲，陽泉鎮地位太重要，如果被八路軍佔領，就會將山西的主要交通切斷，太原日軍，將陷入包圍之中，成爲孤軍，至於和北面大同，張家口的聯繫，沒有鐵路線，非常脆弱。
“我會電令太原方面支援你們，山西剿共部隊趙瑞師團已經開進陽泉，71師團也將迅速增援，我希望，你們能夠咬住八路軍主力，消滅他們，力挽狂瀾，最好，能夠活捉八路軍的主要將領。楠本將軍，我對您充滿了希望！”岡村寧次鼓勵說。
岡村寧次爲了進一步鼓勵他們的鬥志，還說要派遣“愛知”型夜航戰鬥機進行火力支援。
“當然，楠本君，如果實在困難的話，您也可以隨機應變，我會親自上陣指揮的。”岡村是個老狐狸，還這樣刺激楠本。
楠本實隆中將豈能不知岡村的把戲？現在，他什麼都顧不上了，第一聯隊如果全面潰敗的話，57師團還哪裡有顏面再回日本見江東父老？
57師團組建一年多，地點是弘前，師團統稱字號是“奧”，簡稱爲奧師團，和甲種第八師團同氣連理，雖然是補充師團，可是，加入關東軍，參加關東軍特別大軍演以後，就自詡爲日本第一流的主力師團，現在，居然連瞧不上眼的土八路都打不過，嗚呀呀呀呀，氣死我了！
楠本實隆中將，決心在陽泉打一個漂亮仗，讓奧師團的旗幟，在山西的土地上高高飄揚。
因爲鐵路運輸的特殊性，日軍不得不分兵運輸，正太路可是單線，運輸能力有限，所以，一個大隊一個大隊的運輸，相當於添燈油戰術，這是日本人苦惱的。
日本人也非傻子，第二聯隊長矢野正雄更是聰明過人，本來，他要等待後續部隊的，可是，聽到前面密集的槍聲，他就自信起來，“快，馬上前進，增援前線。”
爲了加快速度，他甚至讓第一列軍車，重新開動，將一些重裝備運輸到最前沿。
日軍一千多人，沿着桃河東岸，鐵路線，迅速前進，很快就到了鐵路橋附近，後續的兩個步兵大隊，一個炮兵大隊，輜重兵騎兵等，也陸續趕到。
一大片日軍，順着鐵路線滾動，好像一條蠕動的大蟲子。
矢野正雄大佐決定，這一次戰鬥以後，馬上用赫赫戰功晉升爲少將！哼。
夜幕下，他慶幸着日軍的行動可以非常安全，所以，更加自信。
前面突然響起了射擊聲音，接着，槍彈密集，猶如一大片彩色的熒光，那是敵人堵截戰鬥的陣地火力。
矢野正雄冷笑，指揮部隊攻擊前進。
如果沒有敵人攔截，沒有槍炮聲，他還擔心呢。
敵人不多，火力猛烈但只有一些地方。
那是八路軍派遣釣魚的部隊，打了一陣以後就迅速撤退，一直將敵人往前面引導，日軍在後面追趕，勇不可當。
矢野正雄聽到消息，長長舒了一口氣，吩咐電訊人員吧，繼續個人第一聯隊聯繫。
“難道他們的電臺被炸壞了？”
聯繫不上，讓矢野正雄大佐有些苦惱。
矢野聯隊還分出一個步兵大隊，騎兵中隊，向西面渡過桃河，保護自己的側翼，也是展開戰鬥隊形，向縱深發展。
趙羽部隊沒有攻擊敵人，這裡，不僅是趙羽的指揮所，也是羅主任，彭總的指揮所，八路軍嚴陣以待，佈下天羅地網，炮兵陣地上，一門門大炮按照類型和射程進行了分工，昂揚着炮口，指向敵人。
各個佈局的八路軍部隊，先後向日軍出擊，一些部隊也僞裝成日僞軍，向八路軍陣地射擊，造成兩軍激戰正烈，膠着狀態，偶爾，一些部隊還使用迫擊炮轟擊，總之，爲了吸引敵人進入陷阱，在趙羽的建議下，八路軍不惜工本。
高級將領們在炮兵陣地上，使用夜視儀望遠鏡觀察着敵人，隨時調整部署，調集兵力，雄厚的兵力，讓八路軍的戰略戰術實施遊刃有餘，高昂的士氣，讓部隊的戰鬥力空前提高。
等日軍第二聯隊被吸引到陽泉深處，等日軍後續軍列陸續趕到，大批的部隊開始集結和開進，等八路軍兩翼包抄部隊進入合適位置。
彭總在徵求了趙羽和趙章成意見以後，下令：“現在，我命令，全線攻擊敵人，務必將敵人全部殲滅，一個也不能跑掉。”
這是一場空前激烈的戰鬥，八路軍七個步兵團，以兩個團吸引和正面阻擊日軍，一個團擔任預備隊，四個團分成左右兩翼包抄日軍，終於將敵人兩個聯隊，加一個師團部，共計九千多人，包圍得水桶一般。
炮兵最先開始射擊，發出了總攻的信號，野戰大炮那恐怖的一萬米射程，其實還是當時世界上很落後的，不過，在夜間，在夜視儀望遠鏡下，已經達到了極限。
野戰炮6門，猛烈轟擊日軍最後面的軍列，人羣，將軍列擊穿，打爆，燃起沖天的火光，榴霰彈爆炸出來的千百個鋼珠，將日軍部隊射殺。
一些山炮，也朝日軍中後部位射擊，重型和中型迫擊炮，朝中前部位的日軍射擊，一陣陣大炮的怒吼，震耳欲聾的爆炸，呼嘯而過，令人魂飛魄散的炮彈，熾烈的火焰，碎裂的肢體，內臟，傷兵的慘叫，撕裂了夜空，撕裂了人們的視野和耳膜。
八路軍各個部隊一起開火，尤其是側後的部隊，朝着日軍，所有迫擊炮，擲彈筒，重機槍，輕機槍，不顧一切地轟擊，掃射。
戰鬥進行了整整一個小時，陽泉東南面桃河兩岸，一片火海，殺聲震天。
日本航空兵團派遣十幾架夜航戰鬥機，都無法確認地面目標，不得不匆匆返回。
八路軍炮兵，長了眼睛一樣，瞄準敵人的重兵集羣，一些火力點，敢於抵抗的炮兵部隊，進行重點轟擊，將敵人摧毀。
一個小時以後，日軍全滅。