1939年夏，日軍對晉察冀邊抗日根據地的「掃蕩」，由冀中平原轉向北嶽山區。4月，日華北方面軍第1集團軍制定了從5月上旬至6月下旬對五台山地區的「掃蕩」計畫，確定從5月8日開始，先以1周時間，圍殲五台山以南台懷地區八路軍；爾後，再分別由五台、台懷一線和原平、代縣、沙河一線，合擊五台山以西地區八路軍。此後，再進一步對龍泉關地區和滹沱河谷進行「掃蕩」，徹底摧毀北嶽區抗日根據地。當時，八路軍第120師第359旅（歸晉察冀軍區指揮）正在晉東北的恆山及五台山地區開展游擊戰爭。旅直屬隊位於三樓、河浙村、神堂堡、大寨口、大營、沙河地區；第717團主力位於茶鋪、豆村地區；第718團主力位於上寨；第719團主力位於沙河、大營以北。5月8日至9日，日軍第109師團和獨立混成第3旅團各一部，共5000餘人，分路出犯。其中，從五台出動的日軍2000餘人經耿鎮、石嘴進犯長城嶺、銅錢溝地區；從豆村出動的日軍1000餘人進犯台懷鎮；從大營出動的日軍1000餘人經白坡頭、大寨口進犯神堂堡，企圖合擊駐阜平以西龍泉關地區的晉察冀軍區領導機關。針對日軍的企圖，晉察冀軍區令第717團由茶鋪、豆村地區向龍泉關方向轉移，阻擊由五台、豆村東進之敵；令第2平分區第4團及第6大隊向豆村、台懷鎮游擊，遲滯日不前進；令第359旅旅部率第718團由下寨進至神堂堡地區，相機殲敵。
5月9日，由大營鎮出動之日軍獨立混成第3旅團1個大隊800餘人，沿大寨口、神堂堡向台懷慎進犯，11日到達台懷鎮以北土川里、盤道村，因前面山路有積雪，不好通行，遂企圖沿原路經神堂堡回撤大營鎮。第359旅決心利用神堂堡至上下細腰澗一帶有利地形，集中主力，殲敵於運動中。據此，以第717團由峨河進抵文溪里一帶，準備參加合擊該路日軍的戰鬥；以第718團和教導營、騎兵大隊預伏於口泉村、青羊口以南，準備伏擊北撤之日軍，以第719團鉗制繁峙和沙河鎮之日軍。同時，要求晉察冀軍區第2軍分區以適當兵力鉗制五台、豆村方向之日軍。13日，土川里、盤道村之日軍由原路向大營鎮撤退，進至口泉村地區時，即遭第718團、教導營和騎兵大隊阻擊，激戰竟日，被殲一部。當晚，日軍見經神堂堡撤回大營鎮無望，遂改經上下細腰澗撤回大營鎮。此時，第359旅遂令第718團等部跟蹤追擊，令第717團先敵進至上下細腰澗截擊。14日晨，企圖撤回大營鎮的日軍在上下細腰澗被第359旅包圍，激戰至15日中午，被殲500餘人，殘部在沙河之日軍接應下，撤回大營。此役，共斃傷日軍700餘人，繳獲炮5門，輕重機槍19挺、步槍400餘支。
5月7日，駐梁各庄日軍500餘人沿淶（源）易（縣）公路西進，佔領大龍華鎮後，留置300餘人在大龍華建立據點，企圖與淶源日軍相呼應，打通淶易公路，隔斷北嶽區與平西區的聯繫。為打破日軍的分割企圖，晉察冀軍區第1軍分區以第1團、第2團1個營、特務營、騎兵營、炮兵連、游擊第3支隊、第5支隊，共3000餘人，於5月20日，乘夜暗隱蔽接敵，突然發起攻擊。天亮後，易縣、梁各庄等處日軍來援，均遭阻擊。戰至下午，全殲大龍華日軍，並殲滅援敵100餘人。此役，共殲滅日軍400餘人，繳獲炮5門、輕重機槍6挺、各種槍90餘支及日軍文件50多冊。大龍華戰鬥後，日軍出兵報復，利用雨季對第1軍分區的易縣、滿城、徐水地區進行「掃蕩」。第1軍分區經過20餘天戰鬥，於7月28日結束雨季反「掃蕩」。
1939年8月，第120師奉中央軍委命令，由冀中轉移至晉察冀邊區整訓待命。9月，第120師除第715團奉命於9月中旬開抵雁北上寨地區，接替第359旅防務外，師部率第35S旅（原獨立第2旅）、獨立第1旅，第719團和獨立第1支隊等部，在行唐西北之口頭鎮、南北城寨、牛家下口、程家莊、南北譚庄等地集結整訓。
9月25日上午，駐石家莊及正太路沿線的日軍獨立混成第8旅團第31大隊及靈壽、正定、行唐、無極4縣的偽警備隊共1500餘人，由靈壽出動，佔領慈峪鎮，採取所謂「牛刀子戰術」，奔襲晉察冀邊區南部重鎮陳庄，尋殲八路軍主力，企圖摧毀抗日根據地的後方設施。晉察冀軍區和第120師首長根據敵之企圖，決心以少數兵力節節抗擊，誘敵深入，爾後集中優勢兵力，殲滅該敵於運動中。戰鬥部署是：以第719團正面抗擊，吸引日軍；以獨立第1旅第2團、第358旅第716團、獨立第1支隊等部，隱蔽集結於牛家下口、程家莊、劉家庫他及大小文山之間地區，準備向敵側後突擊，並在正面阻擊部隊的配合下，殲滅該敵於東西岔頭、南北譚庄地區。另以第358旅第4團向行唐、曲陽方向警戒；以晉察冀軍區第4軍分區獨立第5團在慈峪以南地區監視日軍後續部隊的行動。
26日拂曉，進佔慈峪鎮之日軍向該鎮以北的南五河、北霍進攻，遭第719團阻擊，不能前進，下午撤回慈峪鎮。27日拂曉，日偽軍1100餘人，由慈峪鎮沿魯柏山及秋山南麓，經南燕川、灣子里、長峪奔襲陳庄，於11時佔領陳庄。第120師首長認為該敵孤軍深入，後勤缺乏保障，因而不可能久占陳庄，必將迅速撤退；並且根據日軍撤退時一般不走原路的規律，判斷其可能由陳庄向東、經南北台頭、東西岔頭沿磁河大道向靈壽撤退。據此，決心迅速調整部署，在磁何兩岸的東、西寺家莊及馮溝里地區設伏、殲敵。具體部署是：獨立第1支隊（欠1個營）進至陳庄以東之七祖院、大庄地區，與敵保持接觸，誘敵進入預伏區；以第358旅第716團隱蔽集結於東西寺家莊至南北台頭之間待機；以獨立第1旅第2團隱蔽集結於馮溝里、破門口及其以南地區，擔負伏擊任務；以獨立第1支隊和第2團各1個營進至長峪附近，防敵經長峪撤退；以第719團於南北譚庄及東西白頭山佔領陣地，阻止慈峪之敵北援；以第358旅第4團1個營擔任對行唐、曲陽的警戒，該團主力集結於牛家下口待命；師前方指揮所設於南台頭。
27日夜，獨立第1支隊和抗大二分校各以一部，自東西兩方終夜襲擾陳庄。28日6時，敵火燒陳庄後，沿磁河左岸大路向東撤退。獨立第1支隊一部按計畫節節阻擊。敵為防止受到伏擊，途中又變換方向，突然向南徒涉磁河，隱蔽其撤退路線。渡過磁阿後，仍然向東，沿磁河南岸、魯柏山北面山腳小路撤退，正好陷入伏擊區。10時許，敵全部進至馮溝里、破門口地區，向第2團阻擊陣地猛攻。第2團堅守陣地，使敵不能前進。此時，獨立第1支隊尾敵追擊至高楊庄，由西向東對敵展開進攻；第716團將磁河北岸橫山嶺之敵驅逐後，由北向甫組織進攻；第2團亦乘機由防禦轉入進攻，與敵在馮溝里以南小高地展開激烈的爭奪戰。14時，第120師又將第358旅第4團由牛家下口調至石咀，佔領破門口以東高地，並多次打破敵之東竄企圖。至此，敵已完全處於第120師各部隊的四面包圍之中。
當日，由靈壽增至慈峪的日軍300餘人，連同原有日軍共計8000餘人，於16時開始向南北五河第719團陣地進攻，企圖接應被圍日軍突圍，被第719團頑強阻擊於白頭山地區。
黃昏，第120師以獨立第1支隊由西向東。第2團由南向北、第4團由東向西、第716團由北向南，對被圍日軍發起總攻。至23時，將日軍分割包圍於馮溝里、破門口兩個村內。當夜，慈峪之日軍向白頭山第719團陣地的進攻更加猛烈。第120師為保障主力殲滅被圍之敵，遂將第4團調至山門口及橋塔岩地區，以加強白頭山地區的縱深防禦。被圍日軍見援軍無望，遂於拂曉前由馮溝村乘隙向南山突圍，其大部沿山脊攀上魯柏山西側高地，少數零散人員循破門口溝內進至石佛峪西山。第120師急令己進至沙灣及萬寺院地區的晉察冀軍區第4軍分區第5團，先敵佔領魯柏山制高點，堅決阻止該敵逃跑，並令第716團、獨立第1支隊及第2團一部展開多路追擊，將日軍重新包圍。29日，日軍數次拚死突圍未逞。戰至30日下午，將敵1100餘人全殲，進攻白頭山之敵，雖在29日下午又獲援200餘人、3輛坦增援，30日8時，該敵以一部在南北五河與第719團對峙，其大部繞路向沙灣進攻，又被第4團所阻。至16時，該敵見其主力已被殲滅，遂經慈峪退回靈壽。
此次戰鬥，歷時6天5夜，除將進攻陳庄之敵全部殲滅外，並兩次擊退增援之敵，共斃日軍水源旅團長以下1280餘人，俘16人，繳獲炮3門，輕重機槍23挺、步槍500餘支。第120師犧牲獨立第1旅參謀長郭征等142人，傷415人。
日軍遭此打擊後，於10月中旬，調集獨立混成第2旅團（旅團長阿部規秀）、第110師團主力，共2萬餘人，對北嶽區進行更大規模的「掃蕩」，企圖打通曲（陽）阜（平）線的