在大同战役结束后的第四天，第四十一师团全体抵达石家庄，仅经过一夜休息，第二天一早，就与驻守在石家庄的110师团110、169步兵联队、骑兵大队、炮兵联队一同沿鹿泉、向井陉奔去。
第四十一师团和110师团都是乙种师团，均下辖三个步兵联队，工、炮、辎各一个联队，还有一个骑兵大队，加上师团部，总兵力为23000人左右，现在两个师团都将工兵、辎重等后勤步兵留在石家庄，（110师团还留下了一个步兵联队。）加在一起的兵力将近三万两千人，不过别看兵力少了，但因为都是纯作战部队，所以突击能力和战斗力反而变得更强了。
这也是小畑敏四郎的安排，他的目的就是想吸引八路军主力回援，没了辎重、工兵这累赘。无论是进攻还是撤退都会变得更迅速一些。也更适合和那些民兵作战。？
这支部队果然动作迅速，只用了不到4个小时就到达了井陉地区，不过虽然日军行动隐蔽、迅速，却仍然没有逃过民兵们的眼睛。
收到消息后，负责防卫晋的吕梁军区大惊，这井陉是娘子关的门户，二娘子关又是整个晋东地区的门户。现在八路军在晋东根本换过装的主力部队，只有4个独立团和一些民兵，那4个独立团倒是有一定的战斗力。其半数的士兵也换装了新式自动武器。但也肯定挡不住两个日军乙种师团啊！而一旦娘子关失守，这股日军就可以长期直入，侵犯阳泉、平定等地，甚至都有可能兵犯太远。这威胁可是太大了。
没办法，就算是硬着头皮也只能上了，吕梁军区一边将此事汇报给延安和晋察冀军区，一边让所辖的4个独立团、游击支队、县大队、区小队的民兵全部行动起来。
让独立一团、三团赶往娘子关布防，独立四团和3支游击支队前往关沟、旧关一线布防，距离井陉最近的独立2团和两支游击支队，则迅速赶往井陉，利用地形进行阻击。同时命令各县大队，区小队在井陉与娘子关之间建立防线。尽量拖住敌人。为其他部队争取时间。
这支部队赶到后，立刻分兵布防，独立2团一营和两个游击支队驻守井陉，二营、三营则负责防御南部制高点的雪花山，两支部队互成掎角之势，希望能以此抵御住日军的进攻。
下午3点，担任前锋的日军第四十一师团第237、238步兵联队、师团直属骑兵大队和一个炮兵中队抵达井陉，担任前锋指挥官的日军大佐在发现有八路军驻守后，也明白雪花山的重要性，便随即就派出两千多人，在炮火的支援下，向雪花山发起进攻。
这雪花山虽然是附近的制高点。但是面却全是缓坡。攻击难度不大。驻守在山上的二营和三营。虽然装备了不少五六冲和六三班。但却缺少炮火。日军凭借着几倍的兵力优势，以炮火为先导，向山顶进行反复冲锋。
二营、三营的士兵虽然顽强作战，但在火力和兵力双重劣势下，最终还是被日军攻上了山头。剩余的300余人，全部撤入井陉镇中。
日军随即就派出所有兵力发起全线进攻。并将八门九二式步兵炮搬到雪花山上。对山下的镇子进行轰击。同时又派出一个大队，饶过镇子从后面发动机。
在上面的打击之下，镇中守军根本无法抵达，经过两个多小时的激战，除300多名独立团的士兵和民兵突围之外，其余战士全部牺牲。而日军也为此付出了500多人的伤亡，不过这点损失对于有3万多兵力的日军来说，几乎可以忽略不计。
经过短暂休整之后，日军前锋部队直扑旧关和关沟防线。途中虽然有民兵阻拦，但那些拿着汉阳造老套筒的民兵，却没有给日军造成多大的伤害，只是他们买下的那些土地雷。拖延了一些时间。
经过一番折腾之后，日军部队还是抵达了旧关。因为旧关地势险要。加上独立四团布置得当，所以日军发动数轮猛攻，全都被打了回来。日军指挥官见状立刻又祭出了迂回包抄的拿手战术，派出两个大队从左右两面，然后八路军防线，从后方发起进攻。
此举果然见效，因为没有料到日军会突然从背后发动袭击。猝不及防之下守卫两翼的游击支队。在日军的前后夹击下率先崩溃。旋即日军将旧关团团围住，用炮火猛轰。此时日军的后续部队赶到。
独立四团团长知道守不住了，便率部突围。撤向娘子关。日军尾随而至，并随即关口口发动攻击。
双方激战一夜，虽然八路军有关隘作为屏障，但仍然在日军的炮火和连续的猛攻之下，损失惨重，反观日军因为后续部队的不断抵达。不但兵力是越来越多。而且还可以轮换着进攻，让进攻部队始终保持高昂的士气。
在这样的情况下，八路军终于打不下去了，黎明时分，防御部队主动撤离娘子关。
至此，通往晋东的门户被彻底打开。
旋即，负责此次作战的清水规矩中将将部队一分为三，四十一师团下辖的步兵第237、238联队和两个炮兵中队组成北路军，由四十一师团参谋长指挥，沿土阳、龙门向孟县方向前进。110师团下辖的步兵第110、139联队和两个炮兵中队组成南路军，由110师团参谋长指挥，顺桃河而下，向平定发起攻击。他自己则率四十一师团的239步兵联队和连个炮兵中队以及两个师团的骑兵大队，沿巨城直扑阳泉。
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