1938年，侵华日军为了打通津浦铁路，联结华北与华中，发动了对徐州的大规模进攻。中国军队则以第五战区长官李宗仁为帅，集结大军防御徐州，史称“徐州会战”。同期，华北的中共军队即八路军为了策应支援正面战场的作战，也发动了一连串对华北日军的袭击，以牵制日军的活动。
▲抗战初期，国共两党团结抗日，取得了不少战果
1938年3月，日军108师团为了配合20师团，向临汾发动进攻。八路军命129师在邯长公路一线（邯郸至长治）寻机歼敌，以牵制日军的攻势。129师师长刘伯承对缴获的日军文件进行分析后发现，日军108师团以黎城为后方基地，驻扎有200多名日军，邯长公路则是其主要补给线。黎城的东北方是涉县，日军在此驻扎有400多名日军。黎城以南的潞城则驻扎有3000多名日军。
▲侵华日军照片
日军行动的特点是“一处受袭，他处必救”。于是刘决定利用日军的这一战场布置和行动特点，来一个“攻其所必救”/“围点打援”。刘伯承计划以385旅769团佯攻黎城和阻击涉县方向的敌军援军，并吸引潞城方向的日军来援，以386旅主力在黎城、潞城之间地区设伏，歼灭潞城方向的援敌。这一作战计划最终在3月14日完成，并下达给具体作战部队。
▲八路军部队
第二天，承担主要作战任务的386旅也开始了战前会议，会议最终决定在潞城东北的神头岭设伏。地图上的神头岭位于潞城东北，公路从山壑中穿过，两边都是高山，是邯长公路上最理想的伏击地点。会后，旅长陈赓出于谨慎，建议去神头岭现场进行地形勘察。
▲神头岭
到了现场，在场的八路军干部们都大吃一惊，原来地图上的情况已经是过去时，穿过山壑的公路已经被转移到了山梁上。山梁上的宽度只有100多米，道路两旁虽然地势略高，但是严重缺少遮蔽掩护物，只有一些过去的国民党部队构筑的简易工事，沿着道路陈设，但是都已经是残垣断壁了。缺少遮蔽掩护，就很难发起伏击，在场众人一时之间一筹莫展，只能先回去继续讨论。
▲八路军将领
经过讨论和对其他地段的勘察，最后陈赓决定，伏击地点依然设在神头岭，因为这一地区虽然不好隐蔽，但是如果将道路两旁的简易工事利用起来，也能隐蔽不少伏兵，而且日军对这些简易工事司空见惯，一定会缺乏警惕。山梁上的宽度只有100多米，虽然不利于军队展开，但是对于先发制人者（即伏击的八路军）较为有利。所以伏击地点最终依然被设在神头岭。
▲日军运输部队，大量使用骡马
为了应对突发情况，作战必须设置预备队。但因为神头岭的缺少遮蔽的地形，预备队设置在哪里又让陈赓犯了难，最终考虑到附近的地形，只有将预备队设置在神头岭西北的申家山，陈赓在得到40分钟以内可以确定到达战场的答复后，才放心的将预备队设置在了这里。
最终，负责在神头岭伏击日军的129师386旅的作战计划是：771团、772两个团在路西，主要由民兵组成的补充团在路东；其中771团抽出一小部分向潞河方向警戒，并趁机炸毁桥梁，切断敌军后路；772团3营担任潞城方面的警戒，断敌退路。鉴于潞城中有3000多日军，数量较大，陈赓又从772团抽调1个连在潞城附近进行游击战，牵制潞城日军，使其不能倾巢而出。
▲战争中后期的八路军，已经通过缴获获取了大量日军武器
3月15日夜，伏击部队开赴神头岭战场。陈赓特意强调隐藏在路旁旧工事的八路军战士不要随便翻动工事上的旧土，无意踩倒了的草，也要顺着风向扶起来。伏击部队正在隐蔽过程中，远方的385旅769团就对黎城发起了佯攻，结果在凌晨0点30分攻入城内，消灭了100多名日军。残余的日军龟缩在城内，不断通过电台请求附近的友军前来支援。凌晨4点30分，伏击部队隐蔽妥当，万事俱备，只欠东风。
▲伏击中的八路军
3月16日上午9时，自潞城出发的1500名日军朝神头岭方向行进，因为潞城附近有八路军1个连的游击活动，所以日军留下一半守卫潞城，最终只有这1500人前往黎城。日军接近神头岭时，还派遣骑兵做了一番侦查.因为八路军所隐藏在的旧工事里，所以始终没能引起日军的注意。日军也自以为人数众多，八路不敢来惹，便粗查了一番后，一字排开，大摇大摆的进了伏击圈。
▲准备伏击的八路军
伏击常理：放先头，击中腹。待日军中部进入伏击圈后，772团首先发起了进攻的信号。一时之间，枪炮齐鸣，埋伏在路旁旧工事里的八路军战士冲了出来，其中有的还在使用大刀、长矛等冷兵器。但是因为距离太近，所以手持冷兵器的战士很快就冲到了日军身边，在冷兵器搏杀中，日军的步枪加上刺刀虽然已经算长，但是仍不能和长枪相比，很快就吃了大亏。
▲八路军机枪手
中部遇袭的日军被拦腰截断，除了大部分被八路军击毙的外，残余的日军分别朝向公路东、西两个方向逃窜。向东逃窜的敌人因为771团早已炸毁了日军归路上的河桥，而无处可逃，向西逃窜的300多敌人则退守到了神头村，企图利用房屋作掩体固守待援。
但是在高处观察战场形势的陈赓早有准备，他见日军朝村内逃窜，便迅速派1个排前去驱赶日军，并又加派一个连支援。因为进入村子的日军立足未稳，这个只有20多人的排迅速就将日军赶出了村子，待日军回过神发现八路军不多，想重新夺回村子的时候，支援连赶到，巩固了阵地，彻底断了日军的念想。正所谓狭路相逢勇者胜！
失去村子掩护的残余日军负隅顽抗，但最终被八路军彻底消灭。下午13时，潞城日军又派兵增援，但是都被八路军击退，并有数量汽车被八路军击毁。而之前在伏击时放过的日军先头部队，也大部分被八路军771团所消灭。后来侥幸逃生的日军随军记者本多德治写了一篇《脱险记》，描绘自己九死一生的经历。
▲神头岭伏击战地图
此役八路军击毙日军500余人，俘虏8人，缴获骡马300多匹（二战中的日军，骡马依旧是主要运输工具），缴获长短机枪200多支，虽然未能全歼敌军，但考虑到敌我装备差距，和战争常识，直接消灭三分之一已足以令这支军队溃不成军了。八路军缴获的物资另有包括两台相机在内的大量军用物资，因为这支部队在行进时还携带了一个运输部队，试图在支援的顺便对黎城进行补给。这两台相机后来被用于宣传八路军的战果，很多八路军的照片，就是用这两台相机所照。
▲正在使用相机的陈赓
徐州会战期间，八路军发动了无数类似神头岭伏击战这样的战斗，积小胜为大胜，以空间换时间，将大量日军牵制在了华北地区。后来国军大员陈诚在总结台儿庄大捷（发生在徐州会战期间）的原因时也说：“台儿庄之战胜，在战略上之观察，乃各战场我军努力之综合，不可视为一战区之胜利，简言之，即我游击战运动战，在战略上之功效也。”
▲抗战中的陈赓，从衣着看，没少缴获日军的装备
