1937年10月，沿平汉铁路进攻的日军占领石家庄后，以第20、第109师团沿正太铁路西犯，企图配合沿同蒲铁路南犯的日军会攻太原。为支援国民党军保卫太原，八路军总部命令第115师师部率第343旅由五台地区南下，协同在正太铁路以南作战的八路军第129师侧击西犯日军。
10月30日，八路军第115师主力进至昔阳以西的沾尚地区，准备袭击由平定、昔阳西犯之敌。11月初，日军第20师团第40旅团先头第79联队主力逼近昔阳城西马道岭。第115师第343旅旅长陈光以第686团第2营在马道岭节节抗击，迟滞、疲惫日军，掩护旅主力迅速占领有利地形，完成伏击部署；以第686团占领广阳镇以南瑶村、前小寒以北高地，担任主攻；以第685团第3营由狼窝沟北山出击，协同第686团歼灭进入伏击区的日军。4日13时许，日军先头两个联队4000余人通过伏击区进至松塔。八路军预伏部队采取避强击弱的战法，放过其先头主力，当日军辎重部队进至广阳地区时，预伏部队突然开火并发起冲击，将其队形分割成两段，经4小时激战，歼日军近千人，缴获骡马700余匹、步枪300余支以及大批军需物资。
日军遭此打击后，不敢冒进，进至松塔的两个联队于6日撤回广阳，接应由昔阳以西沾尚镇西进的后续部队。7日，八路军第129师第386旅旅长陈赓指挥所部及第385旅第769团，在第115师第343旅的配合下，再次于广阳以东地区设伏。17时许，当由沾尚镇西进的日军先头部队300余人进至大寒口、中山村、户封村伏击区时，设伏部队迅即发起攻击。日军据村顽抗，八路军英勇冲杀，经1小时激战，歼日军250余人。
广阳地区两次伏击作战，八路军第115、第129师共歼日军千余人，迫使日军改道由广阳以北之上、下龙泉西犯，迟滞日军进攻太原的行动达一周之久，从而援助和掩护了防守娘子关地区的国民党友军的安全撤退。国民党第二战区前线总指挥卫立煌曾亲自拜会八路军总司令朱德，诚恳地表示：“我知道八路军确实是抗日的，是复兴民族的最精锐的部队，尤其是抗日的方法和经验都非常丰富。”
