在罗文坊小分队迷惑敌人的时候，聂荣臻带着真正的晋察冀军区机关大部队一夜插出40公里路，到达了阜平西北方的丁家庄，在那儿休息吃饭。在丁家庄，奉命来保卫边区党政军首脑机关转移的一分区一团也赶到了。
聂荣臻后来回忆说：“在那里我们打电话，敌人也在打电话。两下里只隔着一个山头。”“那一次我7天7夜没有合眼。”
身经百战的聂荣臻，这是头一回面临如此险恶的斗争局面。此时，他考虑的不是自己的安危，而是如何保护边区的党政军首脑机关，保护这许许多多忠于人民、坚决抗日的男女老少。他让1团采取加强保护的措施。1团政治委员陈海涵、副团长宋玉琳、团参谋长晨光立即将团部侦察连、特务连和炮兵连合编为1个营，与原先的3个营分别在前后左右保护突围队伍。正在军区养病的原1团团长陈正湘富有实战经验，协助唐延杰进行指挥。鉴于情况危急、任务特殊，他对1团下了死命令：“前卫不管碰到什么情况，什么敌人，坚决打，杀开一条血路！后卫不管碰到什么情况，什么敌人，坚决顶住，死也不能让敌人靠近突围队伍！”
侦察员报告，日军从涞源、倒马关下来，正向聂荣臻带领的突围队伍扑来，军区司令部作战参谋也向宋玉琳证实了这个情况。宋玉琳当即命令红军时期就在1军团以作战勇敢著称而深受聂荣臻赞赏的1营营长李德才，带人跑步堵住北面之敌。所幸的是1营没有与敌人接触，使大部队的行动得以继续隐蔽行进。宋玉琳自己则寸步不离聂荣臻，护卫聂荣臻乘夜色转移。
9月2日清晨，突围队伍进入一条狭长隐蔽的山沟，到达一个叫常家渠的小山村。这个村有二三十户人家，七八十口人。村民们以为是来了日军，都逃到山里去躲藏。直到中午时分，他们发现整个沟谷都住满了八路军和地方抗日干部，这才返回各家的小草房里，为子弟兵和党政干部们送水送饭。
队伍在常家渠一带的山沟里隐蔽了3天，连续几天几夜没合眼的聂荣臻在一间草房里好不容易才睡了一会儿觉。日军虽然暂时未进常家渠山沟，但是飞机却时常飞临上空侦察。只要山头上的防空哨兵一吹哨子，所有的人就都隐蔽不动，所以日军仍然毫无察觉。山下的日军窜来窜去，有时他们派出的小股搜索部队就在山沟外头，离1团前卫营派出的尖兵距离很近，随时都可能发生战斗，那情形是相当惊险的。突围队伍里很多人又累又饿又病，连聂荣臻身边的作战科八九个人也病得只剩下3个人尚能带病坚持值班。
经过与有关领导人慎重研究，聂荣臻决定：为使今后的行动轻便灵活，部队进一步轻装，跳出包围圈以后，除分局、边区政府与北岳区党委等主要领导人随军区指挥机关一起行动外，其余人员向几个不同的方向分散行动。军区机关仍按原来的计划，转向四分区西部滹沱河两岸地区机动。
9月5日下午，侦察员报告，沟外大路上的敌人空出了一个口子。黄昏时分，聂荣臻下令立即突围。他穿着缴获来的灰黄色日本风衣，拄着枣木棍子，在军区警卫排的簇拥下，徒步走在一团前卫部队后面。不料，他们只走了五六里路，便发现由阜平来的日军正顺着大道向西开进，为避免与日军遭遇，聂荣臻马上命令部队返回常家渠，继续隐蔽。
9月6日黄昏，聂荣臻率队再度出发。眼看着就要突围出去了，侦察员匆匆赶来，向聂荣臻报告说，由阜平向西运动的敌人不走了，都宿营在大道上的安子岭、东西下关、大教场一线的村庄，把准备穿插过去的突围路线堵住了。聂荣臻说：“队伍停下，叫陈正湘上来。”
走在后面的陈正湘快步赶了上来，聂荣臻有些忧虑地征求意见说：“你看怎么办？敌人又堵住了。”
陈正湘回答说：“没关系，我们还回去，回去再说。”
回到常家渠，聂荣臻让秘书科把那个干电池收音机送来，打算了解一下这几天的新闻。刚打开收音机，就听到日伪军的电台正在得意扬扬地广播一则有关他及军区机关的消息：
“聂总部”的电台，已被“英武皇空军”的勇士炸毁了。今天已是第三天听不到“聂总部”的电台出现了。聂荣臻已阵亡……
听到这里，聂荣臻轻蔑地一笑！
一轮明月挂在夜空，时不时地被满天的云彩遮住，使得山野沟谷里一片朦胧。乘着夜色，聂荣臻率领突围队伍第三次向常家渠西南边的口子运动。在这之前，他得到报告：通往龙泉关方向有一个小小的口子，敌人白天来，晚上就撤了。他决定在敌人的合击圈未完全合拢之前，冒险跳出去。
这是9月7日的晚上，一个胜利和失败，生存与死亡都可能出现的月夜。聂荣臻从前两次突围失败的教训中，总结出了一条相当重要的经验教训：“在敌人合击的时候，跳出合击圈的时机要恰到好处，不能早，也不能迟。过早了，敌人会改变计划向我们新的活动地域合击，等于没有摆脱敌人的合围。过迟了，会被敌人包围住，脱不了身。一般情况是，选择敌人合击圈已经形成而又未合拢的时机，才能恰好跳出去。这时，敌人改变部署已经来不及，我们却能插向敌后，袭扰敌人的交通线，重新展开攻势。”
俗话说，无三不成礼。想不到，聂荣臻的突围竟应了这句话。第三次突围成功了！在朦胧的月光中，上万人从那个令人难忘的口子逐一闪过，跳出了日军在阜平至五台一线苦心设置的大包围圈，分散向各个方向转移了。