10月17日，日军第5师团长板垣征四郎将他的指挥所由崞县推进至原平。位于忻口正面的第21旅团伤亡近半，仅仅在南怀化打开一个缺口，而己方的攻势却成了强弩之末，板垣大为不满。
17日午后，板垣亲自到前沿视察。当晚，他命令第21旅团长三浦敏事集中兵力，重点攻击关子村西南高地。因为这块高地西扼南怀化，东临界河铺南北通道，如夺取它，便可会同已占领1300高地的日军直捣忻口村。
这块高地便是忻口战役中有名的204高地。
次日清晨7时，上千日军在飞机、大炮、坦克的支援下，重点向204高地猛扑。这块横切面约2公里的地段上顿成一片火海。
忻口后沟。第9号窑洞。18日这天，陈长捷始终在这里指挥战斗。电话铃声不停地响起，204高地险情不断。原先守卫这片高地的是第9军第54师一部，第54师师长刘家琪阵亡后，该师第162旅旅长孔繁瀛接任师长。因连日苦战，第54师消耗极大，阵地被迫缩短，空出的阵地由第35军第211旅接替。
这天的恶战从早晨持续到中午，第54师又付出重大伤亡。孔繁瀛一气之下，跑到第9号窑洞找陈长捷，要求再缩短防线。他沒喊报告就径直推门闯了进去。
陈长捷不满地问：“孔师长，出了什么事?”
孔繁瀛说：“出了什么事?妈的，这仗还能打吗?!”
“坐下慢慢说嘛。”参谋长李铭鼎给孔繁瀛让座。
孔繁瀛余怒未消：“54师一上來就担任正面地段，如今全师剩下不足两个团，仍担负那么长的防御地段，今天打了整整一上午。又死伤不少，我已无力据守，请赶快压缩我师防线!”
陈长捷脸色很冷，强忍着解释道：“孔师长，我已考虑到54师减员太多，所以将原阵地给你们缩短了一大半，其余大段阵地全由晋军防守。目前各阵地均感兵员不足，请你勉为其难，务必顶住!”
孔繁瀛仍不罢休：“哼!你们晋军只知保存实力，可我们中央军呢?一上來就同日本人打得不可开交，所以损失惨重，眼下晋军就应该多负担一些……”
陈长捷勃然大怒，拍案而起：“你们军长尸骨未寒，你便如此猖狂。你來找我，我去找谁?你既不能守，我先枪毙了你再说。來人!”
卫士推门而入。孔繁瀛这才清醒过來，随即吓得面色如土，连声说：“部下错了，饶我这一次吧……”
参谋长李铭鼎出面圆场，一边指责孔繁瀛一边为其说情：“临敌抗命，罪应不赦，可是看你的样子，倒还有些悔悟畏法。军长，看在郝军长的面上，且饶他一次。”
陈长捷脸色有些缓和，手一挥厉声说“记住!军法是不能开玩笑的。跑步回去，顶住打!”
别人趁机对孔繁瀛摆手示意，提醒他赶快走。孔繁瀛刚出门，陈长捷操着福建腔说北方话：“你把我看得不成玩艺儿，这仗还怎么打?我只好拿出个人的样子叫你看看!”
许多年后，当时在场的第61军军部参谋张光曙一直清楚地记得这个场面。陈长捷能镇住中央军——很多人都这么说。
忻口战场陷于危机之时，深入日军后方的八路军却异常活跃，胜仗一场接一场。
10月18日凌晨，鸡叫头遍时，一支部队悄悄从雁门关西南5公里远的老窝村潜出，沿着崎岖的山间小路，直奔雁门关下的黑石头沟。他们是八路军第120师第716团。
几天前，在神池县义井镇，素有“中国夏伯阳”之称的八路军第120师师长贺龙，嘴里叼着他那只烟斗，琢磨第120师的行动计划。此时，同蒲铁路北段已被八路军宋时轮支队切断，日军南下的交通运输只靠两条汽车路：一条从大同经雁门关至忻口；一条由灵丘经平型关、繁峙至忻口。贺龙想，第120师应当在这两条线上主动作战，切断汽车路，破坏日军的交通运输，配合正面战场作战。
贺龙把第716团团长贺炳炎、政委廖汉生召到师部，对他们说：“忻口会战正在进行，敌人从大同经雁门关不断往忻口运输弹药、给养。这是日军最主要的一条运输线。但是，他们很嚣张，自以为那一带已经成为他们的后方，沒有中**队，因此，警戒疏忽。你们到那里去就是要充分利用日军这个弱点，发动群众，给鬼子來个突然打击，把这条运输线切断!”
第716团立即出发。一路上，到处可以看到日军施暴后的景象。部队路过宁武县城时，他们看到差不多家家的菜窖都成了人的坟墓；所有的水井，都堆塞着被刺刀挑死的男人、小孩和被奸婬后复遭杀害的妇女的尸体。战士们的眼睛都气红了。
16日，到达老窝村后的第716团接到群众送來的情报：大同日军集结了300多辆汽车，满载武器弹药，有经雁门关往南开往忻口的模样。团里立即召开连以上干部会，进行动员。政委廖汉生问：“怎么样?你们说打不打?”话音未落，3营长王祥发霍地站起來：“我发表意见。我永远也忘不了敌人在宁武犯下的滔天罪行！11连连部驻的那个院，一家8口人，被杀了7口，一个不满3岁的小孩，也被刺刀活活戳死，现在只剩下一个被打得半死不活的老大娘，她眼泪都哭干了，拉着我们，要我们报仇。这是她一家的仇，也是全中国人民的仇!”王祥发越说越气愤，脸色铁青，“要叫敌人以血还血!为死难的同胞报仇!这是我的决心，也是我们全营同志的决心!”11连指导员胡觉三紧接着站起來说：“我代表全连同志，请求上级把最艰巨的任务交给我们。我们一定把雁门关变成日本侵略军的鬼门关!”
17日拂晓，贺炳炎、廖汉生带干部们到黑石头沟看地形。这是一个理想的设伏地点。贺、廖二人决定1、3营埋伏在公路两侧的高坡上，3营担任主攻，1营派1个连向阳明堡方向警戒，3营11连负责断敌退路。
18日黎明前，第716团秘密进入伏击位置。毕竟是第一次同日本人交手，团长贺炳炎有些紧张，决定再到阵地上看看。战士们见到他后，有的露出几分神秘的笑容。这时，他发现阵地上有几个文书、炊事员，便惊奇地问：“怎么，你们也上來了?”战士们回答说：“打鬼子人人有责，团长，这是第一次和日寇交手，不参加，心里不好受!”“老大哥在平型关给鬼子吃了个大苦头，这回也叫他尝尝咱们的厉害!”贺炳炎有心听听他们的决心，故意说：“别想得太容易了，要知道这是300辆汽车啊!”“甭说300辆，3000辆也别想漏过去，不信打起來看!”
贺炳炎放心地回到指挥所。上午10时许，长长一列汽车终于从北面进入伏击圈，大家焦躁不安的心这才放下來。突然，3营又送來情报：“南面阳明堡方向又开來100多辆。”这是一个意外的情况，日军数量增多，无疑给战斗增加了困难。贺炳炎和廖汉生一商量：不管怎样，都要打。
从两个方向开來的汽车都到了眼皮底下，贺炳炎发出命令：“打!”狭窄的黑石头沟顿时变成一片火海，那些未被击中的汽车加足马力往前开。3营长王祥发挥动驳壳枪，带领全营冲锋，11连率先冲上公路，战士们使用长征时大显神威的“鬼头刀”与敌肉搏。连长胡觉三一连砍死两个鬼子后，发现车下还趴着一个，他想捉活的，但刚一迈步，被那家伙一枪打中前胸。胡觉三留下的最后一句话是：“同志们，坚决地打，为宁武的老乡们报仇……”
贺炳炎和廖汉生也下到公路上。贺炳炎看见一个战士正用铁锹狠狠地砸着汽车——他一面砸，一面气呼呼地说：“我叫你再跑!我叫你再跑!”贺炳炎对他说：“这样多的汽车，哪能砸得完?”廖汉生说：“不要砸了，应该炸掉!”
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