果不出所料，26日拂晓，测鱼镇日军庞大的辎重部队，在步兵200余人掩护下向西开进，结果中伏被歼。
此战共毙敌300多人，缴获骡马300多匹和大量军用物资。八路军仅伤亡10余人。
八路军缴获的日军装备
前方需要弹药和粮食急如星火，日军必然尽快再向平定运输军需品。刘伯承预料日军会以为八路军不会在同一地点再次设伏，便一面制造假象，佯装撤离远去；一面果断地在隔了一天后，于同一地点再次设伏。
战场上的刘伯承与邓小平
28日上午，日军又从测鱼镇出动，这次警戒更加森严，以100余骑兵和300余步兵掩护辎重西进。11时许，早已隐蔽于此的八路军等日军辎重进入了伏击圈后，各种武器一齐开火。日寇被击毙百余人，八路军又缴获一大批军需品和骡马。国民党第二战区副司令长官卫立煌赞叹不已，称此战为“战史上的奇迹”，誉刘伯承为“当之无愧的名将”。后来，不少国家将这一战法写进了军事教科书。
