經關上村、蓬門戰鬥後，3月初，紅一軍團和十五軍團繼續東進至兌九峪一線。總部隨十五軍團到達了孝義城西南的大麥郊，並通過了同蒲路。
閻錫山無力阻紅軍於呂梁山以西，頓時慌了手腳，惟恐被殲。立即急電蔣介石要求派兵增援。同時，倉促加強了太原的防務，調駐守介休、孝義之敵向兌九峪一線兼程前進。
兌九峪位於呂梁山南端，地處敵三十四軍軍長楊愛源總指揮部所在地孝義城。西面、北面是一條由西北向東南而入汾河的小溪，西南是紅軍總部所在地大麥郊。兌九峪山高約1000米，被雨水沖刷成無數溝壑。當時估計敵主力約4、5個團防守兌九峪一線。我師的任務是抗擊孝義城增援之敵。紅軍主力預先已佔領了有利地形，準備從西、北、南三面夾擊之。
兌九峪戰鬥於3月10日拂曉打響，這才發現敵人並不是所估計的只有4、5個團的兵力，而是有3個步兵師。主力是楊效欽的六十六師，一個炮兵旅，共14個團的兵力。因此戰鬥空前激烈。一陣炮火後只見戰場上飛砂滾滾，塵煙瀰漫，4、5米之內一片昏暗。敵我雙方糾結不清，敵軍通訊員甚至將作戰命令誤送至我軍手中。八十一師司令部就收到過數次，使我們得以及時掌握敵情並報告總部。
毛澤東的總部設在大麥郊北面的一座山上，山對面就是兌九峪，距我師指揮所很近。在戰鬥緊急關頭，我師仍派出王思溫、薛毓瑞的二四一團（該團為三個連的小團）前去加強總部的防衛力量，以保衛毛澤東的安全。
該團正前進中，突然發現一股敵人準備偷襲總部。當時葉劍英亦組織了總部的警衛人員在山坡上正面抗擊敵人，二四一團不失時機的發起攻擊，配合正面擊潰了敵人。接著我師又派李仲英的二四三團（兩個營），加強總部的保衛力量。從此這兩支部隊就不屬我師建制，歸總部指揮。
到下午3時左右，總部命令我師奪下兌九峪北面一個制高點，以掩護我主力撤出戰鬥。賀晉年立即命令田文堯、譚冠三指揮的二四二團（該團三個連）奪取這個制高點。其地形複雜，易守難攻，敵人工事堅固，火力很強，尤其是閻匪各部多用其太原兵工廠專門對付紅軍而製造的「手雷」，對我威脅較大。雖經反覆衝擊，進展不快，傷亡卻很大。但該制高點對於我軍撤出戰鬥，擺脫敵人，關係十分重大，非拿下不可。
我重新組織力量，命令賀吉祥、方國安指揮二四二團再次發起攻擊，賀晉年親自指揮重機槍連（四挺重機槍）作掩護，終於攻克高地。
黃昏後，我師遵照總部命令轉移。在我軍轉移的當晚，敵人亦退縮回汾陽、孝義、介休等地。兌九峪戰鬥，斃敵、俘敵2個多精銳團，給閻錫山以沉重打擊。