在左、右翼破击队向正太铁路展开攻击时，总预备队进至平定以西的天华池、韦池村地区。为了防止日寇对破击队右侧背的攻击，根据师首长的指示，总预备队的第14团占领了阳泉西南正太铁路上的咽喉要地——狮垴山。
果然不出所料，日军遭到沉重打击后，立即组织反扑。驻阳泉的日军独立第4混成旅团长片山省太郎纠集其一切可能调动的力量，并武装了阳泉的日侨，自8月21日起，向第14团防守的狮垴山阵地发起猛烈的进攻。日军在大批飞机轮番轰炸扫射的支援下，连续向狮垴山进攻，并不断增强兵力，由开始的数百人增至1500余人。
守卫狮垴山的我14团的全体指战员发扬勇敢战斗的作风，凭险阻击，打退了日寇一次又一次的疯狂进攻，给敌人以重大杀伤，仅21日，就毙伤敌百余人。
翌日，日军数百人又向狮垴山东北高地猛攻，激战终日，仍无进展。眼见伤亡不断增加，而狮垴山阵地却久攻不下，片山旅团长恼羞成怒，于是以优势的空中和地面炮火对阵地狂轰滥炸，并大量施放毒剂，然而狮垴山阵地仍是岿然不动。
就这样，狮垴山争夺战持续了6昼夜，日军使出其全身解数猖狂进攻，不仅没有取得任何进展，反而伤亡400余人，使“赫赫皇军”威风扫地。
在14团的掩护下，各路破击部队经数日连续战斗，又陆续攻克了上湖、燕子沟、坡头、狼峪、张净等日军据点及车站多处；同时，还攻克了冶西、落摩寺等外围据点数处。到26日，日寇又纠集了数百人向狮垴山展开猛攻，我坚守狮垴山阵地的14团，在坚持7小时后，为避免同敌人决战，主动撤离了狮垴山阵地。
8月31日、9月1日，左翼破击队在高坪、道平、红凹、卷峪沟等地区，对由榆次、寿阳出犯的日军予以连续的打击，特别是卷峪沟进行的长达15小时的阻击战，打退了日军十余次的进攻，毙伤日军3000余人，粉碎了日军合击安丰、马坊的企图，争取了主动，掩护了八路军总部、129师直属队、右翼破击队的安全转移。9月6日，我386旅和决死第1纵队于榆社西北的双峰地区，将由太谷出犯的日军第36师团永野大队包围，经一昼夜激战，歼其400余人，敌大队长永野命归黄泉。
担负破击正太铁路任务的我晋察冀军区和129师的部队，经过连日激战，将正太铁路沿线日军的据点和车站一个又一个地拔除，基本控制了正太线。随后，参战部队、游击队、民兵和人民群众，在“不留一条铁轨，不留一根枕木，不留一座桥梁”的战斗口号下，冒着敌机的低空扫射，对铁路、公路及一切附属建筑物展开了大规模的破击。车站、水塔、桥梁、路基都被拆毁或炸掉。拆下的铁轨，来得及时就运到后方兵工厂作原料，或抬到数十里外埋掉，来不及就把铁轨放到枕木上烧坏。就这样，仅十几天的时间，蜿蜒200余公里的日军所谓的“钢铁封锁线”，就被我八路军、游击队、民兵和人民群众破毁2/3以上。