東段分為三個縱隊，右縱隊：五團、十九團，主要任務攻克娘子關，炸關東鐵路橋，切斷娘子關到關柳段。
中央縱隊：二團、三團、十六團，主要任務是攻克井陘煤礦，破襲微水至石家莊段段的鐵軌、車站。
左縱隊：一團、四團、十七團、二十團，主要任務是破襲平山、獲鹿間鐵路，阻擊平漢線來援日軍。
八月二十日晚上八時，三顆紅訊號彈劃破夜空，早已整裝待發的一百零五個團同時出擊。
黑暗裡瞬間響起此起彼伏的炸聲，沉睡的正太鐵路沿線瞬間火沖天，日軍事先修築的碉堡、崗哨接連被炸燬，提前進鐵路沿線的戰士們和自發趕來幫忙的百姓一起，揮著鎬頭撬鐵軌、拆枕木，把炸燬的路基狠狠掀翻，一夜之間，綿延數百里的鐵路就變了一堆碎土鐵，日軍連通山西河北的補給命脈，生生被撕開了一道大口子。
娘子關的日軍怎麼也沒想到八路軍敢直接打他們的核心據點，倉促之間組織不起有效反擊，右縱隊的戰士藉著夜仰攻，不到一天就拿下了娘子關，把飄揚的紅旗上了娘子關的城樓。井陘煤礦裡，中央縱隊的戰士趁著夜炸掉了煤礦的礦井和運煤設施，不僅端了日軍重要的煤炭補給點，還救出了上千名被抓來挖煤的勞工。
西段的129師分為左右翼隊、總預備隊。右翼隊攻克蘆家莊、和尚足、馬首、等地，重點炸泉、張淨段橋樑、隧道。左翼隊攻克上湖、燕子、落寺等，徹底破壞壽至榆次段。而炮兵團和工兵重點破泉、壽車站及關鍵橋樑。
經過一夜激戰，正太沿線大小據點全被攻克，鐵軌被撬走，橋樑被炸塌，原本暢通的日軍補給線徹底變了無法通行的廢墟。
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