1938年初，国民党军在山西正面战场上表现不佳，日军趁机沿晋南、晋西方向大举推进，东阳关的川军防线已被突破。为阻止敌军入侵晋东南、占领长治，八路军129师奉总部之命执行钳制任务，全力迎战。 当时，敌军在涉县驻有约400人，在潞城约3000人，其补给线沿邯长公路延伸，而黎城作为敌军的重要后方兵站，也有百余人驻守。刘伯承在仔细考察敌军据点及周边地形后，果断决定发起一场吸敌打援的战斗，力求以少胜多、出奇制胜。

他首先部署385旅七六九团佯攻黎城，同时阻击来自涉县的敌军援兵。与此同时，386旅的两个团和一个补充团则在黎城与潞城之间的神头岭布下埋伏，意在引出潞城支援部队并将其歼灭。然而，当386旅旅长陈赓带队抵达神头岭探察时，却发现地形并不理想：开阔暴露，北侧深沟又可能阻碍预备队机动。 面对这种情况，是否开战成为一时的焦点。陈赓沉默片刻，仔细观察公路两侧国民党军遗留的简易工事，随后与政委王新亭交换意见，最终决定在神头岭坚持伏击：地形是死的，人是活的！陈赓深知，日本鬼子在我地盘嚣张已久，越是不险要的地方越易让敌人掉以轻心，只要我军伪装得当，突袭完全可行。

这一决策获得七七一团团长徐琛吉和七七二团团长叶成焕的认同。陈赓又询问能否将以机动快速著称的七七二团2营布置在申家山，在40分钟内冲上公路，叶成焕自信回应：半小时保证到位！在领导们的商讨下，战士们士气高涨，两个团埋伏在路北两侧，补充团则布阵于鞋底村一带，准备随时出击。 陈赓随后问及潞城敌军情况，作战股长周希汉汇报人数仍为3000人。陈赓思考片刻，指示叶成焕抽出一个连向潞城背后打游击。叶成焕先是一愣，旋即明白意图，脸上露出欣喜的笑容。

3月15日，天色微暗，部队整齐出发。补充团的战士们首次参与大规模作战，既紧张又兴奋，个个精神饱满。在下弦月微光的映照下，部队严守纪律，悄无声息地前进。路旁的草被压倒，战士们轻轻扶起，一切动作都保持着训练有素的沉稳。 到达神头岭后，陈赓巡查村内，要求全体做好伪装，静待大战。不久，远方传来枪炮声——陈锡联率七六九团在黎城引鱼上钩，城内敌军慌乱抵抗，部分求救信号已发向潞城、涉县。伏击在神头岭的战士们握紧红缨枪，屏息等待进攻时机。

16日凌晨4点半，陈赓做了最后交待后返回旅指挥所，随后通过电话嘱咐周希汉，让补充团沉着等待，等七七二团发起攻击再行动。约9点左右，陈赓通知各团，约1500名敌军从微子镇方向前来支援，众人松了口气，这刚好够吃。原来潞城敌军虽有3000人，但因后方遭我游击部队袭扰而只派半数应战。 不久，伏击战士们接到作战命令。敌军仍带着辎重部队，排列成步骑兵、大车队、步骑兵几里长的队形向微子镇方向行进，显然意图完成运输任务。先头部队到达神头村后停下，30名骑兵组成搜索分队出动，未料直奔七七二团伏击阵地而来。

敌人轻视工事，未察觉我军战士已埋伏其中。10时左右，敌各小队陆续进入伏击圈，386旅指挥所下令攻击，七七一团拦头，七七二团手榴弹横飞，打在敌人队伍中。战士们奋力冲出工事，加入激烈拼杀，七七二团2营及时抵达，增援战场。敌军见形势不妙，派林清中队余部突围逃向黎城，辎重部队则在七七一团阻击下被迫撤回。 敌军被截为两段，西头300余人占领神头村，伺机接应东段。周希汉指挥战士冲入村内，村口再次传来枪声，原来陈赓已将七七二团1连7排调进村内阻敌，叶成焕带8连及时增援，敌军不甘失败，在村口展开激烈阻击。

陈赓亲自前往前线指挥，士气高昂。叶成焕一声令下，全体战士冲向敌阵。下午15时，潞城增援队到达神头村，我军趁疲敌再击部分敌军，随后部分部队做阻击掩护，主力转向神头岭西北的申家山与曹庄方向。下午16时，战斗胜利结束。 此次战斗，毙伤敌军1400余人，缴获大量武器物资。一位日本随军记者本多德治幸存并撰写《脱险记》，称神头岭战役重创日军元气，八路军战术灵活难以捉摸。此战后，386旅成为日军心头大患，1939年2月，敌人再次作战时，其装甲车上赫然贴上专打三六八旅的标语。