大约一个小时后，后续跟进的暂编第3师到达晋原，由于晋原防线长达近30公里，司令部接到防区内侦察部队报告，日军山地师开始陆续撤出战斗，并向晋原一线陆续开拔。司令部得知这一情况，原定围歼日军山地师先头部队的计划不得不变更。原因是日军山地师分三路向晋原一线大举涌来，因此第3师只好开往一线岭北部构筑工事阻击日军。
战场形势瞬息万变，日军也没有想到晋原一线突然冒出来大批中队。日军根据和这支增援上来的中队交火的情况，日军司令部错误的判断，这支部队使用日式武器，肯定是一支地方部队，因此司令官寺内寿一命令渡边雄一责令先头部队，务必攻占晋原一线岭阵地，按照原定计划继续实施关门战术。
一线岭防守阵地上，师长刘志丹命令第4旅、第5旅构筑工事进行防御作战，第6旅作为预备队使用。阵地上工事刚进行到一半，日军的轰炸机便飞到阵地上空开始狂轰滥炸。官兵们第一次遭受日军的空中打击，顿时乱作一团。好在日军部队还没有准备好，否则这个时候发动进攻，阵地有被突破的危险。
日军轰炸机飞走后，刘志丹望着一片狼藉的阵地和伤亡的士兵，脸色气的铁青。这时属下禀告，司令部派来的作战参谋到达，同时到达了一支运输队，运来了大批武器弹药和给养。两名作战参谋上来后，匆忙向刘志丹禀告他们受司令部指派，协助第3师防御作战，二人看到阵地上被轰炸的情景，二话没说便开始做示范。
他们每人首先挖了单人掩体，接着把两个单人掩体连在一起，接着他们各挖了一个猫耳洞，并说猫耳洞暂时可以躲避日军的轰炸和炮火。看似简单的掩体如果不指点，你就是打破脑袋也无法想到。很快士兵们热火朝天的干起来，方才遭受了日军轰炸机的蹂躏，按照教官的示范要领，掩体工事很快就有了雏形。
这时日军的轰炸机又来了，官兵们迅速躲进掩体内，尽管有的掩体还没有完全挖好，但是对于日机的轰炸起到了有效地防御作用。可是日军部队不会给时间，他们趁机发动了凶猛的攻势。日军虽然只有一个联队，但是他们有飞机助阵，再加上欺负守军没有火炮，便肆无忌惮起来。
士兵们顽强抵抗，一边利用战斗间隙抢挖未完成的工事。战到下午一时，打退了日军两次进攻，可是日机轮番轰炸下，防守非常吃力，完全处于被动。师指挥所里，刘志丹望着天上的日机说：“妈的！要不是天上有轰炸机，我一个冲锋就能把小鬼子打跑，这仗打得真窝火。”
这时刘志丹灵机一动，忙举起望远镜查看。少顷，他放下望远镜说：“日军兵力有限，一会儿日军发动进攻，让预备旅派一个团，从右侧迂回出击，在侧翼狠狠地打他一个措手不及，我就不信小鬼子能挺住。”参谋长说：“师长！我亲自去！”
日军又发动了进攻，日军的攻势很猛，很快己方的轻重机枪开始射击。运输队运来了不少轻重机枪，充足的弹药使刘志丹的第2师战力大大提升。尽管日军利用凶悍的自身能力，不断的向阵地冲击，但是在密集的弹雨下，进攻的势头被遏制，毕竟防守兵力雄厚。
这时日军的轰炸机又飞到战场上空，进行支援作战。日军进攻部队士气大振，就像打了鸡血一般，发起了凶猛的冲锋。左侧一处突前的阵地，日军士兵冲上来，双方又爆发了肉搏。
正在这危急时刻，日军方向右侧突然爆发出密集的枪声和手榴弹的爆炸声，突然之变故造成日军进攻部队大乱，对日军侧翼的袭击，使日军迅速退了下去，日军这次进攻后居然没有再发动攻势。
刘志丹很意外，日军为什么停止了攻势，难道对日军的偷袭造成日军停止进攻？可是参谋长说：偷袭日军的损失并不大！更让刘志丹迷惑的是，日军的轰炸机居然没有再来轰炸。
“报告师长！战区司令部来电，暂编第3师在北侧云岭一带包围了一支日军孤军深入的大队，目前激战正在进行之中，”一名作战参谋把电报递给刘志丹。刘志丹看完后大喜说：“怪不得日军不再发动进攻了，日机也不来轰炸了，原来北侧的日军撞在第3师的枪口上了。命令部队抓紧抢修工事，向山下转运伤员。”
战区司令部里，一名参谋手里拿着电报说：“报告！暂编第3师报告，在云岭包围的日军一支突前大队，可是在日军轰炸机的救援下，至少有一半日军突围出去。”彭德怀不满说：“怎么搞的，一个旅居然吃不掉日军一个大队，他们的仗是怎么打的？”
穆亚平说：“彭总！第三师毕竟是匆忙赶到战场，毕竟第一次和日军作战。尤其是在日机的有利支援下和轰炸下，能消灭一半日军已经非常不错，而且还是日军凶悍的山地师，你就不要责难他们了。”
彭德怀转身说：“命令暂编第3师立即在云岭一带构筑阵地，防止日军进攻。”穆亚平分析说：“彭总！第2师、第3师突然出现在战场，日军司令部是否改变计划？”彭德怀说：“完全有这个可能！”
彭德怀沉吟了一下说：“晋源一线突然出现2万人马，日军的山地师已经无法达到占领晋源的目的。目前战区内仍然在爆发混战，日军若想短时间内占领晋源一线已经不可能。我猜想日军的前锋部队肯定会停止攻势，然后就地构筑工事，他的意图就是阻击这2万人马进入战区，同时争取时间肃清战区内的我军部队。”
穆亚平说：“彭总！不能让日军的阴谋得逞，我们必须针锋相对。”彭总果断说：“电令暂编第2师，迅速查清正面日军的动向，然后向司令部报告。如果我们的猜测正确，日军已经开始就地构筑防守工事。”
阳泉日军第二方面军司令部，司令官寺内寿一面无表情的注视着军用地图，其实他的内心十分焦急。“报告司令官，渡边雄一来电，云岭被包围的大队在轰炸机支援下成功突围，目前已经和后续部队汇合，”一名作战参谋禀告。
寺内寿一心情有些郁闷说：“命令渡边雄一其前锋部队，就地构筑防守工事阻击中队，命令56师团继续对战区内的中队发动猛烈攻势，尽快肃清所有的中队。”
参谋长说：“司令官阁下，云岭一带又出现了大批中队，根据空中侦察，至少有一个师。通过渡边雄一报告，他们根本不是地方部队，虽然一线岭的中队使用的是日式武器，但是云岭的中队已经证实使用的是民国制式武器，莫非。”
司令官寺内寿一挥挥断说：“已经不用猜了，这是八路军暂编的两个师。华北情报机关已经传来情报证实无疑，现在我们唯一的目的就是肃清防线内所有的中队，为继续向纵深进攻创造条件。”
“报告师长，对面的鬼子占领了附近的几座山头，目前鬼子正在构筑防守工事。”一名风尘仆仆的侦察排长火速来到面前禀告。刘志丹冷笑说：“果然如司令部所料，立即把这个情况向司令部禀告！”
很快司令部传来电令，命令第2师、第3师连续向日军发动进攻，而且要求他们，不能给日军任何喘息的机会，要连续不断的发动攻势。主动向日军发动进攻，正合刘志丹的心意。
随即召开军事会议，刘志丹说：“同志们！对面的日军正在构筑工事，司令部命令我们不能让小鬼子站住脚，目前防区内的兄弟部队正在鏖战，他们的处境十分危险，因此我们必须向日军发动进攻。”
刘志丹接说：“由于日军白天有轰炸机助战，我们若发动进攻会非常困难，因此我决定晚上发动进攻。夜晚进攻虽然是我们的强项，但是对面这支日军是一支山地作战部队，他们同样适合夜战。同志们！俗话说两强相遇勇者胜，我们一定要打出八路军的威风。”
夜晚来临，攻防和守方调换。经过一个晚上进攻，我军攻占了日军的两个山头，但是伤亡很大。天亮后日军的轰炸机前来助阵，与此同时，又一支日军联队赶到，攻势停止。
第2师师指挥部，刘志丹说：“昨天晚上我们发动的进攻，取得了一定的战果，同样我们也付出了代价。今天早晨，日军又上来一个联队，日军的总兵力已经达到五六千人，下面的进攻我们一定要慎重，若是日军突然发动反击，我们也难以招架。现在我们仔细研究一下。”
71山地师指挥部，师团长渡边雄一心情同样郁闷，虽然他的师团已经抽身全部转向纵深进攻，但是他的损失也很大，目前他的部队已经伤亡将近5000人，要知道仅仅是两天两夜的战斗。
最令他郁闷的是晋源一线突然出现两个师中队，他们不仅作战顽强，而且进攻十分犀利。尤其是一个整编大队差点被歼，吃惊之下，他意识到了某种危险。可是司令官寺内寿一命令他，必须挡住中队进攻，保证56师团肃清防线内的中国守军。
就在昨天晚上，他的辎重部队又遭到一股中队的袭击而且损失惨重，对方虽然兵力不多，可是攻击非常犀利，这支中队进攻快撤的也快，他们打完就走不纠缠，这种游击战法让他头疼。