大約一個小時後，後續跟進的暫編第3師到達晉原，由于晉原防線長達近30公里，司令部接到防區內偵察部隊報告，日軍山地師開始陸續撤出戰斗，並向晉原一線陸續開拔。司令部得知這一情況，原定圍殲日軍山地師先頭部隊的計劃不得不變更。原因是日軍山地師分三路向晉原一線大舉涌來，因此第3師只好開往一線嶺北部構築工事阻擊日軍。
戰場形勢瞬息萬變，日軍也沒有想到晉原一線突然冒出來大批中隊。日軍根據和這支增援上來的中隊交火的情況，日軍司令部錯誤的判斷，這支部隊使用日式武器，肯定是一支地方部隊，因此司令官寺內壽一命令渡邊雄一責令先頭部隊，務必攻佔晉原一線嶺陣地，按照原定計劃繼續實施關門戰術。
一線嶺防守陣地上，師長劉志丹命令第4旅、第5旅構築工事進行防御作戰，第6旅作為預備隊使用。陣地上工事剛進行到一半，日軍的轟炸機便飛到陣地上空開始狂轟濫炸。官兵們第一次遭受日軍的空中打擊，頓時亂作一團。好在日軍部隊還沒有準備好，否則這個時候發動進攻，陣地有被突破的危險。
日軍轟炸機飛走後，劉志丹望著一片狼藉的陣地和傷亡的士兵，臉色氣的鐵青。這時屬下稟告，司令部派來的作戰參謀到達，同時到達了一支運輸隊，運來了大批武器彈藥和給養。兩名作戰參謀上來後，匆忙向劉志丹稟告他們受司令部指派，協助第3師防御作戰，二人看到陣地上被轟炸的情景，二話沒說便開始做示範。
他們每人首先挖了單人掩體，接著把兩個單人掩體連在一起，接著他們各挖了一個貓耳洞，並說貓耳洞暫時可以躲避日軍的轟炸和炮火。看似簡單的掩體如果不指點，你就是打破腦袋也無法想到。很快士兵們熱火朝天的干起來，方才遭受了日軍轟炸機的蹂躪，按照教官的示範要領，掩體工事很快就有了雛形。
這時日軍的轟炸機又來了，官兵們迅速躲進掩體內，盡管有的掩體還沒有完全挖好，但是對于日機的轟炸起到了有效地防御作用。可是日軍部隊不會給時間，他們趁機發動了凶猛的攻勢。日軍雖然只有一個聯隊，但是他們有飛機助陣，再加上欺負守軍沒有火炮，便肆無忌憚起來。
士兵們頑強抵抗，一邊利用戰斗間隙搶挖未完成的工事。戰到下午一時，打退了日軍兩次進攻，可是日機輪番轟炸下，防守非常吃力，完全處于被動。師指揮所里，劉志丹望著天上的日機說︰「媽的！要不是天上有轟炸機，我一個沖鋒就能把小鬼子打跑，這仗打得真窩火。」
這時劉志丹靈機一動，忙舉起望遠鏡查看。少頃，他放下望遠鏡說︰「日軍兵力有限，一會兒日軍發動進攻，讓預備旅派一個團，從右側迂回出擊，在側翼狠狠地打他一個措手不及，我就不信小鬼子能挺住。」參謀長說︰「師長！我親自去！」
日軍又發動了進攻，日軍的攻勢很猛，很快己方的輕重機槍開始射擊。運輸隊運來了不少輕重機槍，充足的彈藥使劉志丹的第2師戰力大大提升。盡管日軍利用凶悍的自身能力，不斷的向陣地沖擊，但是在密集的彈雨下，進攻的勢頭被遏制，畢竟防守兵力雄厚。
這時日軍的轟炸機又飛到戰場上空，進行支援作戰。日軍進攻部隊士氣大振，就像打了雞血一般，發起了凶猛的沖鋒。左側一處突前的陣地，日軍士兵沖上來，雙方又爆發了肉搏。
正在這危急時刻，日軍方向右側突然爆發出密集的槍聲和手榴彈的爆炸聲，突然之變故造成日軍進攻部隊大亂，對日軍側翼的襲擊，使日軍迅速退了下去，日軍這次進攻後居然沒有再發動攻勢。
劉志丹很意外，日軍為什麼停止了攻勢，難道對日軍的偷襲造成日軍停止進攻？可是參謀長說︰偷襲日軍的損失並不大！更讓劉志丹迷惑的是，日軍的轟炸機居然沒有再來轟炸。
「報告師長！戰區司令部來電，暫編第3師在北側雲嶺一帶包圍了一支日軍孤軍深入的大隊，目前激戰正在進行之中，」一名作戰參謀把電報遞給劉志丹。劉志丹看完後大喜說︰「怪不得日軍不再發動進攻了，日機也不來轟炸了，原來北側的日軍撞在第3師的槍口上了。命令部隊抓緊搶修工事，向山下轉運傷員。」
戰區司令部里，一名參謀手里拿著電報說︰「報告！暫編第3師報告，在雲嶺包圍的日軍一支突前大隊，可是在日軍轟炸機的救援下，至少有一半日軍突圍出去。」彭德懷不滿說︰「怎麼搞的，一個旅居然吃不掉日軍一個大隊，他們的仗是怎麼打的？」
穆亞平說︰「彭總！第三師畢竟是匆忙趕到戰場，畢竟第一次和日軍作戰。尤其是在日機的有利支援下和轟炸下，能消滅一半日軍已經非常不錯，而且還是日軍凶悍的山地師，你就不要責難他們了。」
彭德懷轉身說︰「命令暫編第3師立即在雲嶺一帶構築陣地，防止日軍進攻。」穆亞平分析說︰「彭總！第2師、第3師突然出現在戰場，日軍司令部是否改變計劃？」彭德懷說︰「完全有這個可能！」
彭德懷沉吟了一下說︰「晉源一線突然出現2萬人馬，日軍的山地師已經無法達到佔領晉源的目的。目前戰區內仍然在爆發混戰，日軍若想短時間內佔領晉源一線已經不可能。我猜想日軍的前鋒部隊肯定會停止攻勢，然後就地構築工事，他的意圖就是阻擊這2萬人馬進入戰區，同時爭取時間肅清戰區內的我軍部隊。」
穆亞平說︰「彭總！不能讓日軍的陰謀得逞，我們必須針鋒相對。」彭總果斷說︰「電令暫編第2師，迅速查清正面日軍的動向，然後向司令部報告。如果我們的猜測正確，日軍已經開始就地構築防守工事。」
陽泉日軍第二方面軍司令部，司令官寺內壽一面無表情的注視著軍用地圖，其實他的內心十分焦急。「報告司令官，渡邊雄一來電，雲嶺被包圍的大隊在轟炸機支援下成功突圍，目前已經和後續部隊匯合，」一名作戰參謀稟告。
寺內壽一心情有些郁悶說︰「命令渡邊雄一其前鋒部隊，就地構築防守工事阻擊中隊，命令56師團繼續對戰區內的中隊發動猛烈攻勢，盡快肅清所有的中隊。」
參謀長說︰「司令官閣下，雲嶺一帶又出現了大批中隊，根據空中偵察，至少有一個師。通過渡邊雄一報告，他們根本不是地方部隊，雖然一線嶺的中隊使用的是日式武器，但是雲嶺的中隊已經證實使用的是民國制式武器，莫非。」
司令官寺內壽一揮揮斷說︰「已經不用猜了，這是八路軍暫編的兩個師。華北情報機關已經傳來情報證實無疑，現在我們唯一的目的就是肅清防線內所有的中隊，為繼續向縱深進攻創造條件。」
「報告師長，對面的鬼子佔領了附近的幾座山頭，目前鬼子正在構築防守工事。」一名風塵僕僕的偵察排長火速來到面前稟告。劉志丹冷笑說︰「果然如司令部所料，立即把這個情況向司令部稟告！」
很快司令部傳來電令，命令第2師、第3師連續向日軍發動進攻，而且要求他們，不能給日軍任何喘息的機會，要連續不斷的發動攻勢。主動向日軍發動進攻，正合劉志丹的心意。
隨即召開軍事會議，劉志丹說︰「同志們！對面的日軍正在構築工事，司令部命令我們不能讓小鬼子站住腳，目前防區內的兄弟部隊正在鏖戰，他們的處境十分危險，因此我們必須向日軍發動進攻。」
劉志丹接說︰「由于日軍白天有轟炸機助戰，我們若發動進攻會非常困難，因此我決定晚上發動進攻。夜晚進攻雖然是我們的強項，但是對面這支日軍是一支山地作戰部隊，他們同樣適合夜戰。同志們！俗話說兩強相遇勇者勝，我們一定要打出八路軍的威風。」
夜晚來臨，攻防和守方調換。經過一個晚上進攻，我軍攻佔了日軍的兩個山頭，但是傷亡很大。天亮後日軍的轟炸機前來助陣，與此同時，又一支日軍聯隊趕到，攻勢停止。
第2師師指揮部，劉志丹說︰「昨天晚上我們發動的進攻，取得了一定的戰果，同樣我們也付出了代價。今天早晨，日軍又上來一個聯隊，日軍的總兵力已經達到五六千人，下面的進攻我們一定要慎重，若是日軍突然發動反擊，我們也難以招架。現在我們仔細研究一下。」
71山地師指揮部，師團長渡邊雄一心情同樣郁悶，雖然他的師團已經抽身全部轉向縱深進攻，但是他的損失也很大，目前他的部隊已經傷亡將近5000人，要知道僅僅是兩天兩夜的戰斗。
最令他郁悶的是晉源一線突然出現兩個師中隊，他們不僅作戰頑強，而且進攻十分犀利。尤其是一個整編大隊差點被殲，吃驚之下，他意識到了某種危險。可是司令官寺內壽一命令他，必須擋住中隊進攻，保證56師團肅清防線內的中國守軍。
就在昨天晚上，他的輜重部隊又遭到一股中隊的襲擊而且損失慘重，對方雖然兵力不多，可是攻擊非常犀利，這支中隊進攻快撤的也快，他們打完就走不糾纏，這種游擊戰法讓他頭疼。