李傑帶著一旅在大同外圍襲擾的時候，李志堅率領二旅和所有的游擊區隊則開始對淶源方向過來的的兩個師團展開襲擾。

李志堅發現在騎兵軍廣泛應用地雷陣後，日軍對於這種戰術已經警覺，前線汽車拖著不少圓木，並且都是坦克開路，在坦克前有著巨大的滾動筒來應對隨時可能的地雷陣，面對日軍坦克的這種掃雷裝置，現在騎兵軍也已經無可奈何。

同時日軍派往前線的尖兵隊伍非常多，新三師原本選下的伏擊日軍地點，最後都成了和日軍尖兵的角逐之地，好在是提前佈防，大多還是新三師佔了上風。

不過對於日軍坦克開路來排雷的辦法，李志堅則是玩起了冷炮戰術。由於日軍尖兵的干擾，迫擊炮的射程太近，無法在偷襲中發揮作用，李志堅就直接將山炮拿出來，改進後的晉造75毫米山炮的射程達到了七公里，日軍尖兵無法突破這個範圍。

李傑在率領一旅到敵後的時候，山炮都沒有攜帶，全旅6門山炮都留在了師裡，李志堅選擇好要伏擊的地形後，將全師24門山炮都佈置好，日軍坦克到來時，即按照了望手的指揮，按照標住好的射擊諸元進行射擊。

雖然距離較遠，但是24門炮的集團轟炸下，也產生了一些戰果。日軍的坦克皮薄，被砸中後一般都無法倖存，看到坦克被火炮炸燬，坦克後方的日軍指揮官再顧不上顧忌雷場，直接派兵開始向前試探攻擊，並且架炮準備反擊，而日軍的試探進攻正好進入新三師佈置的雷場中。

在隨後日軍的掃雷過程中，新三師組織偵察連等部隊快速穿插，其餘部隊上前和日軍尖兵小隊糾纏，給偵察連創造機會用冷槍擊殺日軍掃雷工兵。

日軍指揮官只能用炮兵轟炸來引爆雷場，同時對新三師山炮進行反制。

不過日軍重炮的佈置，需要的時間相對較久，且日軍的重炮，對於較近距離的山頭反斜面屬於盲區無法展開。所以佈置好的炮兵只能向透過彈道計算出的新三師炮兵陣地轟炸。

李志堅讓偷襲的炮兵打掉日軍掃雷坦克後就後撤。日軍想不到的是，李志堅將24門山炮用挎鬥摩托進行牽引，在平坦的地方牽引力還是足夠的，實現了打完就跑。

日軍的飛機在不久後也到達了作戰上空，不過飛機到達後，根本沒能發現什麼蹤影，面前阻擋他們的中國軍隊已經消失的無影無蹤。經過日軍偵察飛機的確認，日軍的炮兵轟炸最終都炸到了空地上。

不過日軍隨後的行為，也給李志堅和新三師上了一課。

此戰之前日軍為應對中國軍隊的游擊戰做了認真的準備，發現中國軍隊不少火炮的存在後，日軍斷定此處是中國軍隊的主力，於是按照戰前的安排，開始分路迂迴側擊，

李志堅原本想的日軍會像第一次忻口會戰時，在他們撤離之後，追擊距離不會太遠，且兵力不會太多。

但是沒有想到他們撤進山區之後，跟著他的日軍部隊有好幾支依然是緊追不捨，耐力之強超過了李志堅的預想。

無奈之下，李志堅只能組織抵抗，日軍的進攻非常有章法，一支隊伍將面前的阻擊部隊纏住之後，其他部隊就開始迂迴，新三師前線的好幾支阻擊部隊遇險。

一個旅的兵力本身並不多，被日軍纏住之後，李志堅只能將原本在後方做預備力量的游擊區隊都派了上去。對迂迴的日軍再迂迴，而日軍後方的力量也在不斷地增加。將更多的阻擊部隊拖住。

李志堅開始有點理解當初為什麼李服膺在大同只堅守了3天了，並且很多中國軍隊在面對日軍時都實行了固定的陣地戰，日軍的韌性和這種粘性戰術，一般中國部隊根本扛不住。

幸好有著十幾個區隊幾千號人添油一般的加入，也使得日軍有點意外眼前中國部隊的人數之多，暫時將迂迴的日軍都牽制住。趁此機會，李志堅將特戰隊派了上去。

24門山炮此時已經不敢再發射，天上的日軍飛機時刻在尋覓這支炮兵隊伍的行蹤。特戰隊作為李志堅手中最鋒利的尖刀，迂迴到了追擊日軍的側翼。特戰隊的擲彈筒配備率非常高，嚴格執行到了一個班一具，還有專門的迫擊炮小隊，在幾十具擲彈筒、迫擊炮的轟擊下，本身就是從側後突然襲擊，日軍的迂迴部隊被一支支擊潰，從而將不少的部隊解救出來，隨後將更多的阻擊部隊整合在了一起。但是已經有數個阻擊的小分隊全部戰死在了自己的陣地上。

入夜之後，已經激戰一天，日軍也不再增兵，並且日軍飛機撤走，新三師的炮兵部隊開始進行支援。新三師主力及游擊區隊的得以退出戰場