10 月 26 日至 27 日，進犯太行敵後抗日根據地的日偽軍調整部署，轉為對南艾鋪、羊角、芹泉、黃煙洞和遼（縣）武（鄉）榆（社）地區的分區 “ 掃蕩 ” 。日軍第 36 師團岡崎大隊 500 餘人、輜重民夫 400 餘人，無意中瞎打亂撞到了八路軍總部的水腰子兵工廠。
水腰兵工廠設在太行山脊黎城縣的黃煙洞穀中，四麵險峰環抱，唯一的出口是南麵絕壁中裂開的一道裂縫，俗稱 “ 翁圪廊 ” 。八路軍總部把兵工廠設在這裏，是經朱德、彭德懷和 左權親自察看地形後，精心選定的。經過精心規劃和建設，這個軍械所已形成月產 400 餘支步槍和大量子彈的生產能力。隨著戰爭和八路軍發展的需要，特別是在蔣介石斷絕糧彈供給的情況下，兵工生產顯得尤其重要。
當正在黎城八路軍指揮所的彭德懷聽到翁圪廊已經丟失，日軍開始進入黃煙洞的消息，不禁大怒，要求嚴查擅自撤離者的責任，以軍法論處，並即刻命令 386 旅的 772 團和 16 團趕到黃煙洞，打退日軍的進攻。
28 日，岡崎大隊在我軍連續有力的打擊下，被迫撤退到武鄉縣蟠龍鎮關家堖附近，準備奪路退回沁縣。彭德懷下定決心要吃掉這股日軍，決不讓岡崎退回老巢！
彭德懷想到了剛進行完榆遼戰役的 129 師，他們正在蟠龍鎮附近休整。 29 日下午，他從黎城火速趕到蟠龍鎮，當晚召集 129 師的師、旅幹部會議，當麵下達八路軍總部命令：由劉伯承、鄧小平指揮 129 師的 386 旅、新 10 旅各一部，陳賡指揮 129 師 385 旅一部和決死第 1 縱隊第 25 、第 38 團各一部，彭德懷親自指揮山炮連，於 30 日晨 4 時對岡崎大隊發起攻擊。具體攻擊部署是： 386 旅的第 772 團和總部特務團為一路，從關家堖東北、東南側攻擊； 386 旅第 769 團為一路，從關家堖的西北側與前一路並肩攻擊；決死第 1 縱隊為一路，由南向北推進，在關家堖南側對日軍的左翼進行牽製；新 10 旅為一路，由西向東封鎖日軍西逃之路。會議結束後，各路參戰部隊迅速向指定的攻擊位置進發。
就在八路軍各部進行合圍時，岡崎搶先一步，立即帶領部隊占領了關家堖。關家堖是群山環抱的一個高高的山岡，岡頂上有一塊方圓幾百米的平地。山岡的北麵是斷崖陡壁，東西兩側坡度陡峭，隻有南坡比較平緩。南坡山壁構築著孔連一孔的窯洞，著 50 來戶姓關的人家，時村裏的人早已避難去了。坡的對麵是一個比關家堖更高的山岡柳樹堖，與關家堖互為犄角，從柳樹堖上可以用火力控製通往關家堖的小路。日軍占領關家堖後，連夜構築工事，部署火力網，並派出一個中隊搶先一步占領了關家堖西南的柳樹堖。
日軍搶得了先機，憑險固守，這對八路軍的攻擊十分不利。左權考慮到進攻路線狹窄，大部隊難以展開，便決定總部特務團提前發起攻擊。離總攻還有 5 個小時，他就向特務團下達了命令： 2 營從側後摸到關家堖山頂，淩晨 3 時發起攻擊，除掉山頂上日軍的機槍陣地； 3 營從關家堖和柳樹堖中間突擊，斬斷兩股日軍之間的聯係，隨後向西突進，摸黑逐個消滅窯洞裏的頑敵；其他兩個營從西側插上，防止敵人西竄逃跑。他還決定在淩晨 3 時發起攻擊，趁敵人剛剛構築完工事，已經疲憊不堪，正在酣睡時進行偷襲。
淩晨 3 時前，特務團就趕到了預定位置。 2 營神不知鬼不覺地摸到了關家堖山頂，隨著寒光一閃，兩個日軍哨兵便悄無聲息地倒下了。接著戰士們把手中的手榴彈甩了出去，沉悶的黑夜頓時被隆隆的爆炸聲打破了。爆炸聲就是衝鋒號，埋伏在山下的部隊迅速向各自的目標衝去。起初，戰鬥相當順利，特務團很快占領了一排窯洞，正要繼續攻擊時，左側的一間窯洞中突然響起猛烈地機槍聲，把特務團壓得無法展開，密集的火力猶如一道封鎖線，攻擊受阻。原來在此前，日軍就將這排窯洞都打通了，每個窯洞既可獨立構成一個火力點，又可與其他窯洞互相掩護，互相支援，形成交叉火力網。陣前還挖有防彈壕。窯洞門前也挖了工事，構成了裏外相連，窯窯相通的循環作戰工事，易守難攻。由於不知道個中情況，在同日軍爭奪窯洞時，特務團付出了相當大的代價。團長歐致富一看情況不妙，就立即命令各營暫停攻擊。
在總攻擊發起前，彭德懷來到決死第 1 縱隊第 38 團前沿陣地進行動員，彭總親自到前線給 38 團的將士們以極大的鼓舞，戰士們的戰鬥情緒一下子就給調動起來。
10 月 30 日淩晨 4 時，指揮所發出了總攻信號，片刻間槍聲大作，殺聲震天。攻擊部隊對關家堖和柳樹堖同時發起了攻擊。早已鉚足了勁的第 38 團戰士們迅速衝上柳樹堖最高峰。雙方就在前沿陣地間展開了激烈的爭奪和反爭奪。一時間，戰士們的喊殺聲，拚刺刀的撞擊聲，日軍臨死前的慘叫聲，連成一片。經過兩個多小時的激烈戰鬥，第 38 團終於在天亮時搶占了柳樹堖。
天亮後，參戰各部隊繼續向日軍發動全麵攻擊。但日軍憑借複雜險要的地形和精良的武器，與八路軍展開激戰，等待援兵的到來。 30 日上午 9 時，日軍的飛機在關家堖上空盤旋，在確信自己的部隊都躲在窯洞裏後，就開始對關家堖進行狂轟濫炸。密集在關家堖這塊小地方的八路軍進攻部隊，受到極大威脅，進攻不得不暫時停下來。
這時，彭德懷就在距前沿陣地 300 米的戰壕裏，用望遠鏡密切觀察著整個戰況，心急如焚。看到各部隊都損失很大，劉伯承給彭德懷打來電話，建議部隊暫時撤圍，另尋戰機。彭德懷一聽就按捺不住火氣，大聲嚷道： “ 拿不下關家堖，就撤掉 129 師的番號，殺頭不論大小。 ” 此時，偵察員跑過來向彭德懷報告，日軍從遼縣、黎城出動幾千名援兵正加緊往關家堖趕過來。如果日軍援兵一到，後果將不堪設想。彭德懷感到事態嚴重，馬上命令劉伯承：必須在下午 4 時，向敵人發起總攻，務必全殲岡崎大隊。
日軍飛機狂轟一番後飛離關家堖，各攻擊部隊乘機向敵人發起攻擊。然而已攻占柳樹堖的第 38 團在與第 25 團調整部署時突然遭受日軍的猛烈反擊，因經驗不足，陣地又被日軍奪了回去。柳樹堖的丟失，影響了對關家堖的攻擊。攻擊部隊不得不在進攻關家堖的同時，重新組織三個營的兵力反攻柳樹堖。但連續攻擊四次，雖給日軍以重大殺傷，卻未能把失去的陣地奪回來。
由於攻擊地形十分不利，從東北方向攻擊關家堖的第 772 團 1 營，能接近敵人陣地的隻有一條 30 公分寬的小道，戰鬥打得非常殘酷。戰士們反複多次同日軍短兵相接，傷亡極大。雙方一直戰鬥到中午，第 1 連 70 多人，隻剩下 3 人，第 3 連 50 多人，隻剩下指導員和 2 名傷員， 4 連 68 人，隻剩下 10 餘人。到下午 2 時，當 1 營被兄弟部隊換下來時僅剩下 6 人。
第 769 團從西北方向攻擊關家堖。關家堖西北麵是五六丈高的陡崖， 769 團充分利用地形隱蔽接近敵人，其突擊部隊借助攀登工具和陡崖上的野藤樹枝爬到壕坎處，但卻被日軍發覺，用猛烈的火力封鎖了斜坡。因地形所限，突擊部隊既無法發動衝擊，又無法對日軍構成火力威脅，在壕坎處是一種孤懸狀態。到前沿陣地視察的劉伯承來到第 769 團，拿起望遠鏡仔細觀察起前麵的攻擊地形。看到壕坎上麵的斜坡上隱隱裸露出來的黃土，劉伯承有了主意，他回過頭問團長鄭國仲： “ 那坎上斜坡是土質的嗎，可以挖暗道通上去。 ”
這一句話使所有人茅塞頓開，鄭國仲立即讓人找來工具，組織突擊隊從壕坎下麵往上挖掘坑道。不到兩個小時，一條通往山頂日軍陣地後麵的通道挖成了。隨後再派出突擊部隊攀登上陡崖，一部分隱蔽在壕坎下麵，一部分從通道裏爬上山頂，並將團裏的火力集中起來對敵人進行猛烈攻擊，吸引日軍的注意力。山頂上的日軍以為八路軍又要從斜坡上往上攻，全神貫注地盯著前麵的斜坡，沒有想到八路軍從後麵突然冒出來，日軍陣地頓時一片混亂。這時，隱蔽在壕坎下的突擊部隊迅速從斜坡上攻了上來。雙方在山頂平地上展開了激烈的肉搏。八路軍後續部隊源源不斷地攻上山頂，加入戰鬥。幾經搏殺，日軍被消滅一大半，殘敵退守半山腰村子裏的窯洞中。
失去關家堖火力的支援，柳樹堖上的日軍雖然仍在依托有利的地形頑強抵抗，但在八路軍一浪高過一浪的猛烈攻擊下，最後也敗下陣來。
占領山頂後的第 769 團，同從其他方向攻上來的兄弟部隊一起，對據守窯洞的日軍繼續發動攻擊。日軍固守窯洞裏的工事，拚死抵抗，火力仍然很猛。由於地方小，攻擊部隊施展不開來，加上八路軍又缺少重型武器，攻擊始難以奏效。激烈的戰鬥一直持續到 31 日拂曉。
這時，日軍 1500 多人的增援部隊，在 10 餘架飛機的掩護下已逼近關家堖。鑒於關家堖被圍之敵基本被殲滅，來援之敵又過大，為避免同日軍決戰，保持主動，再尋有利戰機殲滅敵人，彭德懷隨即命令 129 師撤出戰鬥。 60 餘名殘敵在援敵接應下，逃往洪水。
關家堖殲滅戰，激戰兩晝夜，岡崎大隊大部分被殲滅，共斃日軍 400 餘人，僅有 60 餘人逃走，大隊長岡崎歉受被打死。繳獲機槍和步槍約 60 餘支、戰馬 10 餘匹。日軍在精神上也受到了很大創擊，一提起這次戰鬥，敵人就膽戰心驚，小股部隊再也不敢輕易出動。八路軍也付出了相當大的代價，全師共傷亡 600 餘人，新編第 10 旅旅長範子俠光榮負傷。
為了配合關家堖戰鬥，第 385 旅另一部於 10 月 29 日和 31 日，先後在武安西北的馳井和遼縣以南的窯灣、新莊附近阻擊了多路日軍的增援，擊斃日軍 100 餘人，新編第 10 旅另一部於 10 月 29 日晚猛攻駐遼縣城的日偽軍；新編第 11 旅一部在下莊阻擊和追擊向遼縣城潰退的日軍；決死第一縱隊一部於 10 月 31 日截擊了由潞城北援的日軍，並在渠村、河南村等地阻擊了由東艾鋪北犯的日軍，斃傷敵 100 餘人。偏城、陽邑、紀城等他的地方武裝和民兵，則不斷襲擊並肅清了當麵的日偽軍。遼縣、相順地方武裝在寒王鎮以北約 5 公裏處的深溝中，側擊了由和順出犯的日偽軍 200 餘人，斃傷其 30 餘人。
關家堖戰鬥後，日軍第 36 師團，獨立混成第 4 、第 9 旅團各一部，再次對太行抗日根據地進行分區 “ 掃蕩 ” 。第 129 師在人民群眾的大力支援下，繼續進行艱苦的反 “ 掃蕩 ” 。第 385 旅於 11 月 1 日至 3 日，在遼縣以南的溫塘、以西的管頭、鋪岩一帶，沿途襲擊和堵擊了日軍獨立混成第四旅團一部，繳獲一部分輜重物資。第 386 旅於 11 月 3 日至 6 日，在南山頭、安嶽莊、八田、東田鎮一帶，多次襲擊了由黎城、潞城進犯武鄉的日軍第 36 師團一部，迫其向襄垣逃竄，斃傷日軍 300 眾人，繳獲步槍 80 餘支、戰馬 32 匹。該旅傷亡 200 餘人。隨後，頑強地完成了掩護八路軍總部機關轉移的任務。新編第 10 旅於 11 月 2 日，在遼縣西北的寒王鎮至長城鎮一帶，與日軍獨立混成第四旅團一部 2500 餘人激戰數小時，斃敵 100 餘人。
與此同時，冀南敵後抗日根據地軍民不斷襲擾和牽製了當麵的日偽軍。新編第 4 旅一部，新編第 7 旅，新編第 9 旅都投入了反 “ 掃蕩 ” ，取得了一些戰果。據不完全統計，僅 11 月 3 日至 10 日，冀南敵後抗日根據地先後共出動了 1.1 萬餘名群眾，破襲了永年至肥鄉、肥鄉至臨洺關、平鄉至威縣、平鄉常莊至南莊等鐵路和公路，敵後軍民傷亡 70 餘人。
至 11 月 14 日，太行敵後軍民在冀南敵後軍民的策應下，粉碎了日偽軍近 40 天的 “ 掃蕩 ” 。據日軍作戰詳報記載，僅日軍獨立混成第四旅團就亡 71 人，傷 66 人，失蹤 2 人。
2 、太嶽地區反 “ 掃蕩 ”
從 11 月 17 日開始，日軍華北方麵軍以第 37 師團由沁縣城、虒亭鎮、南關鎮，第 41 師團一 部由洪洞以東，獨立混成第 16 旅因由平遙、介休、霍縣一帶出動，共 7000 餘人，以沁源及其以北的郭道鎮地區為重點，對太嶽敵後抗日根據地進行 “ 掃蕩 ” 。
由於太嶽軍區主力 386 旅和決死第一縱隊赴太行根據地未歸，為避敵鋒芒，軍區除以主力一部和地方武裝依靠廣大群眾、堅持內線鬥爭外，以領導機關與大部主力部隊編成沁東、沁西 2 個支隊，適時轉至外線，在沁河東、西兩岸地區，尋機打擊日軍 “ 清剿 ” 部隊。
20 日至 22 日，第 386 旅和決死第一縱隊及地方武裝各一部，在介體以東的王陶、府城，古縣以北的南北石村、閻寨等地，節節阻擊。遲滯了 “ 掃蕩 ” 的日軍。 23 日，日軍分路合擊沁源地區，尋殲第 386 旅兼太嶽軍區領導機關和主力部隊撲空後，遂轉入殘酷的分散 “ 清剿 ” ，企圖消滅根據地軍民的生存條件，徹底毀滅根據地。僅在沁源一縣， 10 戶以上的村莊大部分被燒毀，共殺害群眾 5000 餘人，搶掠、屠殺牲畜近 1 萬頭。
第 386 旅兼太嶽軍區和決死第一縱隊主力部隊及時抓住日軍四處 “ 清剿 ” ，兵力分散的有利戰機，積極打擊敵人。 23 日至 27 日，沁西支隊第 42 、第 59 團等在官灘、胡漢坪和馬背一帶，斃傷日軍 260 餘人；沁東支隊第 17 、第 57 團先後在光凹、陳家溝、龍佛寺、吾元鎮、南衛村、南裏等地，沉重打擊了日軍。第 212 旅和地方武裝、廣大民兵也不斷襲擊了 “ 清剿 ” 的日軍。日軍合擊企圖落空，至 12 月上旬，結束了對太嶽敵後抗日根據地的 “ 掃蕩 ” ，分路撤退。
為了策應太嶽敵後軍民的反 “ 掃蕩 ” 作戰，第 129 師活動在冀南敵後抗日根據地的主力和地方式裝繼續襲擾當麵之敵。新編第 4 旅先後打退由隆平和堯山、內丘、任縣出擾的日偽軍 1200 餘人，斃其近 100 人，該旅傷亡 30 餘人；又與新編第 9 旅一部在 1.5 萬餘名群眾的支援下，破襲了南（宮）巨（鹿）公路 25 公裏，另破襲了故城至北獐鹿、威縣至伴姑廟段 10 餘公裏。新編第 7 旅先後襲擊和打退了廣宗以北柏社據點日偽軍 300 眾人，斃傷其 20 餘入，該旅傷亡 10 餘人。新編第 9 旅在 500 至 6000 餘名群眾的支援下，相繼破襲了束鹿至棗強以東董故莊段公路 2.5 公裏和故城附近公路 10 餘公裏，收割電線 750 餘公斤。
在到 12 月上旬的兩個月時間裏，第 129 師在 1.5 萬名群眾的直接參戰支援下，共進行大小戰鬥 196 次，斃傷日偽軍 2785 名、俘日軍 2 名、偽軍 41 名；繳獲山炮 1 門 l 、迫擊炮 2 門、野炮 1 門、步馬槍 79 支、短槍 5 支、重機槍 2 挺、輕機槍 4 挺、擲彈筒 4 具、短槍彈 102 發、重機槍彈 600 發、輕機槍彈 2070 發以及各種炮彈和其它軍用品等。破襲鐵路 50.5 公裏、公路 63 公裏，破壞碉堡 11 座、鐵橋 2 座、石橋 9 座、木橋 12 座、路基 11.5 公裏。解放修路與護路群眾 1500 名。
同時， 129 師也有較大傷亡。負傷旅職幹部 1 名、團職幹部 1 名、營職幹部 13 名、連職幹部 105 名、排職幹部 121 名、班長 276 名、戰士 903 名、其他 36 名；犧牲團職幹部 2 名、營職幹部 5 名、連職幹部 41 名、排職幹部 69 名、班長 132 名、戰士 402 名、其他 104 名；共傷亡 2211 人。其他減員排職幹部 16 名、班長 27 名、戰士 151 名、其他 7 名。
