贺龙同赵承绶、郭宗汾尚未谈妥，作战计划尚未制订时，贺龙便已决定了这次战役从打岢岚开始。这是为什么呢？
原来，贺龙回到岚县后的第二天，即3月5日，王震率359旅两个团到达岢岚地区。贺龙便命令王震立即把岢岚城围困起来，加强侦察，摸清敌情。
几天以后，王震向贺龙报告，岢岚城驻有千田联队的1个大队和部分骑兵、炮兵及工兵，大约有千把人。由于侵占时间不长，防御设施尚未完备。岢岚城四面环山，城内没有水源，一切生活用水都取之于南门外的一条水沟。贺龙想：这倒是个可利用的条件，只要控制住城四周的高山，把敌人困在城内，他们断了水，便无法死守，一定得出城去。只要日军出了城，仗也就好打了。因此，他做出了先打岢岚的决定，命令359旅加紧围困，切断水源和交通，逼敌出城。
岢岚城为晋西门户，前临岚猗河，背靠岢岚山，形势险固，为历代兵家必争之地，也是此次日寇进犯晋西北根据地重点要夺取的城镇。日军占领该城后，即将千田联队的1个大队及骑兵、炮兵、工兵各一部，共1000余人留驻于城内，加强城防，构筑工事，作长久占领之计，企图连接宁武、朔县、大同一线，作为进犯晋西北根据地的桥头堡。
为夺回这一重要据点，根据预定作战部署，贺龙指挥359旅于3月7日迅速占领了岢岚城外四周的制高点，尔后，居高临下，不断向岢岚城发起袭扰攻击。同时，以一部兵力打击出城取水的敌人，切断城内的敌人与外界的联系。这样一来，城内守敌不仅粮食弹药无法补给，就连饮水也十分困难了。
八路军连续围城3个昼夜，不停地袭扰城内的敌人，使城内守敌极度恐慌，饥渴交加，被迫于10日午后3时许弃城向五寨方向逃去。贺龙立即命令359旅717团跟踪追击，同时命令已进至岢岚东南新家湾、寇家村地区的358旅星夜向岢岚与五寨之间急进，截击北撤之敌。
当晚，岢岚之敌逃到岢岚与五寨间的三井镇时，发现358旅正向五寨以南运动，于是不敢继续前进，在三井镇开始构筑工事，企图依托北端寨子顽抗，固守待援。但驻扎在五寨的日寇见八路军主力正在集中，也不敢贸然出城接应三井镇之敌。这时，359旅717团迅速追至三井镇附近，将逃敌再次包围起来。贺龙也连夜赶到三井镇以南前沿阵地亲自指挥作战。
此时，残敌已不足1个大队，且系惊弓之鸟，疲惫不堪。为了不给残敌以喘息机会，贺龙指挥717团一鼓作气，连夜向三井镇之敌发起猛攻，与日寇展开激烈巷战，只杀得日寇鬼哭狼嚎，四处逃散。717团乘势攻占了三井镇大部地区。
战斗中，1连2排排长杨时雨率领全排战士，冒着日寇的枪林弹雨，一举冲到了正向我射击的敌炮兵阵地，捣毁敌炮兵阵地，并缴获了1门山炮。
三井镇之敌在717团的勇猛打击下，伤亡过半，剩下300余人，龟缩到镇北端几座坚固房子里，负隅顽抗。次日拂晓，717团再次发起攻击，不料就在这时，赵承绶派来的那2门山炮，突然向三井镇盲目射击，严重妨碍了717团的最后攻击，日寇乘机突出重围，朝五寨方向拼命逃去。
听到日寇突围的消息，贺龙又气又恼：“简直是乱弹琴，真是成事不足，败事有余！”随即下令：“立即追击！”359旅717团根据贺龙师长的命令，尾追逃敌至五寨城下。就在这时，358旅也赶到五寨城郊。于是两支部队合兵一处，将五寨城团团围住。
此时，五寨之敌连同岢岚逃进之敌共1000余人，两部日寇会合后，于次日即纠集400余人，出城向120师围城部队反扑过来，妄图乘八路军立足未稳之机夺路而逃。不料刚刚走到城南5公里的河湾村附近，就被358旅的715团迎头击退。715团乘胜追击，于当夜袭取五寨城南关。于是，日寇只好退缩到城内，加强防御工事，准备作持久抵抗。
对于五寨之敌怎么打？当时出现两种意见，一种主张强攻，一种主张围困。120师师长贺龙在认真听取了各方面的意见后，冷静地分析了当时的形势：五寨城墙坚固，守敌兵力较强，且有义井镇、三岔堡等据点互相策应，我军炮火不足，不利强攻。但是五寨县城处于晋西北根据地的中心地区，这个钉子不拔除，对我根据地的巩固和建设十分不利，所以必须尽快把敌人的这个钉子拔掉。
根据这种情况，贺龙决定继续运用收复岢岚的经验，采用“围点打援”的战法，即以少部兵力围困五寨城，主力集中在五寨至神池之间，相机歼灭来援或逃跑之敌。于是，3月16日，贺龙下令：359旅718团2营和当地游击队对五寨城实行围困；359旅717团集结于五寨与三岔堡之间，358旅进至神池与义井镇之间。这样就截断了五寨与其他据点的联系，将五寨守敌孤立起来。同时，贺龙还下令警备第6团继续袭扰、牵制偏关、河曲、保德之敌；独立第1支队及师骑兵营活动于利民堡、清水河之间，牵制敌人的援军。
果然不出所料，当得知五寨之敌被围之后，神池、义井镇、三岔堡的日寇纷纷出动，前往增援解围。3月17日下午，当358旅进至义井以南虎北村、山口村地区时，与由神池出动企图解五寨之围的日寇千余人突然遭遇。358旅的勇士不顾连续行军作战的疲劳，立即抢占有利地形，居高临下，向援敌发起猛烈攻击。许多战士打着赤足在雪地上与日寇展开白刃格斗，激战6个小时，歼敌300余人。
日寇在358旅的猛烈打击之下，边打边退，最后窜入义井镇内，358旅亦跟踪追击到义井镇。翌日，原驻防义井镇的日寇与逃入之敌纠集拼凑了步骑兵800余人，出城向358旅猛烈反扑，再次被358旅的勇士击退，一部逃回义井，一部逃往神池。同日，三岔堡之敌也出动200余人，企图增援五寨城，不料途中又遭717团的伏击，援敌见势不好，丢下数十具尸体，狼狈逃回老窝。至此，敌各路援兵均被击退，五寨之敌已成瓮中之鳖。
与此同时，120师担任袭扰任务的部队也取得了较大的战果。雁北支队3次袭击井坪镇，攻占了威远堡，破坏了朔县至马邑之间的铁路桥；警备第6团连日袭扰河曲、偏关、保德之敌，使其无力东顾；师骑兵营及地方游击队连续破袭三岔堡、神池、朔县的交通；719团在神池、宁武间破击敌人后方交通，威胁同蒲铁路的运输，牵制守敌。这样，就使侵入晋西北根据地的各路日寇均陷入了进退维谷、朝不保夕的境地。
日寇在晋西北根据地军民的连续打击下，处境日益不利，其消灭八路军120师或压迫120师退过黄河的企图早已成为黄粱美梦。相反，日寇自己的后方却受到八路军日益严重的威胁。万般无奈，在3月20日，日寇被迫从晋西北根据地开始全线撤退。当日，偏关、河曲、保德及五寨之敌皆弃城向东撤退，八路军不战而收复4座县城。
为了扩大战果，痛击入侵之敌，贺龙又指挥120师主力在日寇撤退的道路上连连设伏。20日，保德与三岔堡之敌会合后，于21日向神池撤退，行至田家洼，遭到717团的伏击，该敌被歼一部后，窜入义井镇。这时，五寨之敌也逃入义井镇。贺龙机敏地判断，敌将继续东撤。于是，令358旅进至义井以东凤凰山设伏。
果然不出所料，3月22日夜，猬集于义井的日寇3个大队，开始向神池方向仓皇撤退，行至凤凰山附近，进入358旅的伏击圈。358旅乘敌不备，以突然动作向敌行进纵队猛冲，歼敌300余人，击毁汽车数辆。日寇被这突如其来的打击，打得晕头转向，不敢恋战，连夜逃往神池。358旅一鼓作气，跟踪追至神池城下，准备协同359旅攻城。23日，城中的日寇惧歼，于当日下午弃城逃往朔县。这样，神池县城也回到了八路军手中。
收复神池之后，晋西北根据地内仅剩宁武一座孤城尚被日寇盘踞。宁武县城位于三关之中，地处同蒲路北段，南控静乐、娄烦，北连朔县、大同，是阳方口以南的一个重要车站，日寇进犯山西以来曾多次出兵争夺，均未得手。此次日寇夺占后，即以重兵防守，修筑工事，以作长久占领之计。企图以宁武县作为控制同蒲路北段及阳方口公路的桥头堡。
极富军事斗争经验的贺龙一眼就识破了日寇的伎俩。贺龙一针见血地指出：鬼子集结兵力，退守于宁武，企图依据宁武的险要地形，在我晋西北门口安下一座桥头堡。我们一定要砸烂鬼子的如意算盘，干净、彻底地把鬼子赶出晋西北！
根据宁武敌军的守备情况，贺龙决定继续采取“围点打援”的战法，完全切断宁武与外界的联系，造成关门打狗之势，迫使宁武之敌不战自乱，不攻而走，造成八路军在运动中歼敌的良好战机，一举收复宁武县城。具体部署是：358旅716团和359旅718团2营负责围困宁武县城；358旅715团进至宁武以北、同蒲路西侧的斗沟地区；359旅717团、719团进到同蒲路东侧的南庄子、前石湖、张孙沟地区，切断宁武与阳方口之间的联系。
这样，宁武之敌就落入120师四面包围之中。在120师围城部队连续的袭扰打击下，处于内无粮草、外无救兵的宁武之敌，只好用黑豆充饥，杀战马解渴，如同热锅上的蚂蚁，连连告急求救。见此状，驻大同的敌酋只好放弃原来的打算，令其弃城突围。
为了接应宁武守军突围，31日，阳方口之敌出动步骑兵600余名，在飞机掩护下，前往宁武增援。援敌来势汹汹，大有一举突破八路军围城部署之势。然而当其行至石湖河、麻峪一带时，遭到359旅的迎头痛击，伤亡惨重，只得放弃救援企图，窜入石湖河镇进行顽抗。与此同时，宁武被围之敌见有援兵增援，像盼到了救星，千田联队长亲自率领500余名日寇杀出宁武城，向359旅侧后攻击，企图前后夹击，一举打通突围道路。358旅715团主动出击，协同359旅夹击出城之敌，激战终日，歼敌300余人，敌千田联队长也身负重伤。
同日，原平之敌也出动千余人马，前来增援。按预定部署，早已等候在神山、上阳武地区的718团奋起阻击，援敌尽管使出浑身解数，也未能前进半步。与此同时，八路军雁北支队不断袭击平鲁、吴家窑、清水河和井坪镇等地，使朔县之敌不敢轻举妄动。至此，敌我双方在宁武为中心的南北两面同时展开了激烈的战斗。听着方圆几十里隆隆不绝的炮声和炒豆般的枪声，贺龙禁不住开心大笑起来：“来得好哇！看来后宫这小子还真舍得下本钱呢！不过，这笔赌注可有点儿下得迟了！”
经过1天的激烈战斗，尽管日寇的南北两路援军付出了惨重的代价，但始终未能和宁武守敌会合，黄昏时分，两路日寇见救援无望，只好拖着几百具尸体，狼狈地逃回原驻地，千田联队长也带着残兵败卒逃回宁武城内。
战斗刚刚结束，贺龙判断：由于敌寇大规模的增援计划未能得逞，宁武之敌必然孤注一掷，狗急跳墙，冒险突围。于是，下令各部队要紧缩包围圈，严加警戒，随时准备歼灭突围之敌。
正如贺龙所料，4月1日晚，宁武之敌再也忍受不住饥渴之苦，连夜冒死突围，以多路纵队沿同蒲铁路向北逃窜。贺龙立即命令部队奋起直追。358旅、359旅分别在石咀子、石湖河附近各自追歼逃敌一部。最后所剩残敌在阳方口之敌接应下逃回朔县。这样，宁武县城也收复了。