在左、右翼破擊隊向正太鐵路展開攻擊時，總預備隊進至平定以西的天華池、韋池村地區。為了防止日寇對破擊隊右側背的攻擊，根據師首長的指示，總預備隊的第14團佔領了陽泉西南正太鐵路上的咽喉要地——獅堖山。
果然不出所料，日軍遭到沉重打擊後，立即組織反撲。駐陽泉的日軍獨立第4混成旅團長片山省太郎糾集其一切可能調動的力量，並武裝了陽泉的日僑，自8月21日起，向第14團防守的獅堖山陣地發起猛烈的進攻。日軍在大批飛機輪番轟炸掃射的支援下，連續向獅堖山進攻，並不斷增強兵力，由開始的數百人增至1500餘人。
守衛獅堖山的我14團的全體指戰員發揚勇敢戰鬥的作風，憑險阻擊，打退了日寇一次又一次的瘋狂進攻，給敵人以重大殺傷，僅21日，就斃傷敵百餘人。
翌日，日軍數百人又向獅堖山東北高地猛攻，激戰終日，仍無進展。眼見傷亡不斷增加，而獅堖山陣地卻久攻不下，片山旅團長惱羞成怒，於是以優勢的空中和地面炮火對陣地狂轟濫炸，並大量施放毒劑，然而獅堖山陣地仍是巋然不動。
就這樣，獅堖山爭奪戰持續了6晝夜，日軍使出其全身解數猖狂進攻，不僅沒有取得任何進展，反而傷亡400餘人，使「赫赫皇軍」威風掃地。
在14團的掩護下，各路破擊部隊經數日連續戰鬥，又陸續攻克了上湖、燕子溝、坡頭、狼峪、張凈等日軍據點及車站多處；同時，還攻克了冶西、落摩寺等外圍據點數處。到26日，日寇又糾集了數百人向獅堖山展開猛攻，我堅守獅堖山陣地的14團，在堅持7小時後，為避免同敵人決戰，主動撤離了獅堖山陣地。
8月31日、9月1日，左翼破擊隊在高坪、道平、紅凹、卷峪溝等地區，對由榆次、壽陽出犯的日軍予以連續的打擊，特別是卷峪溝進行的長達15小時的阻擊戰，打退了日軍十餘次的進攻，斃傷日軍3000餘人，粉碎了日軍合擊安豐、馬坊的企圖，爭取了主動，掩護了八路軍總部、129師直屬隊、右翼破擊隊的安全轉移。9月6日，我386旅和決死第1縱隊於榆社西北的雙峰地區，將由太谷出犯的日軍第36師團永野大隊包圍，經一晝夜激戰，殲其400餘人，敵大隊長永野命歸黃泉。
擔負破擊正太鐵路任務的我晉察冀軍區和129師的部隊，經過連日激戰，將正太鐵路沿線日軍的據點和車站一個又一個地拔除，基本控制了正太線。隨後，參戰部隊、游擊隊、民兵和人民群眾，在「不留一條鐵軌，不留一根枕木，不留一座橋樑」的戰鬥口號下，冒著敵機的低空掃射，對鐵路、公路及一切附屬建築物展開了大規模的破擊。車站、水塔、橋樑、路基都被拆毀或炸掉。拆下的鐵軌，來得及時就運到後方兵工廠作原料，或抬到數十里外埋掉，來不及就把鐵軌放到枕木上燒壞。就這樣，僅十幾天的時間，蜿蜒200餘公里的日軍所謂的「鋼鐵封鎖線」，就被我八路軍、游擊隊、民兵和人民群眾破毀2/3以上。