精心布置的伏击
战前准备时间还不到一天，所以团干部都分头下到各营连，进行战前动员和检查。到27日下午终于完成战前准备，准时从驻地出发。当时719团驻扎在灵丘县以西的王庄堡，离设伏地点约有50公里。而且为了保密，部队不能走大路，全部是走偏僻小路，所以这段行军还是很紧张的。夜幕降临后，为了抓紧时间赶路，晚饭只好边走边吃干粮。在深秋的夜晚，只听见急行军的沙沙脚步声和不时传递的低低的口令声。经过12小时的夜行军，719团于28日拂晓按时到达预定地区。
按照作战方案，担负主攻的1营和717团3营9连，埋伏在公路西侧的山坡和沟下；担负助攻的2营（欠4连），埋伏在公路东侧的山后；3营作为预备队在2营南侧的山后待命，战斗打响后，迅速抢占张家湾西北侧高地，据险扼守，阻击从广灵出援的日军，同时截击向北突围的日军；2营4连则在3营的南面，战斗打响后负责切断被围日军向南突围的道路；团指挥所位于1营后侧的山坡上。另外在靠近广灵方向的1354高地和1412高地，设立了两个观察哨，由团部的两名参谋分别负责，严密观察广灵方向日军动静。
八路军359旅
部队进入伏击阵地后，立即依托地形和杂草丛生的地貌，构筑简单的隐蔽工事。团工兵排则在公路上布设地雷，南端埋的是“自发雷”，也就是在炸药里安上雷管，上面覆盖一块薄板，再撒上一些干土和碎石子做伪装，只要压上去一定重量，就会自动爆炸。从“自发雷”往北，埋的则是“拉线雷”，是通过拉线来控制地雷的引爆，并且每隔100米左右埋上一捆手榴弹，把导火索接长，伪装好之后一直引到山上，见机拉线引爆。规定以自发雷的爆炸为信号，各部队沿各自的进攻路线发起攻击。
这时东方已经开始露出曙光，战士们经过长途急行军，紧接着又是挖掘工事，都已经相当疲惫了，埋伏在阵地上，身上的军服已被汗水和晨露湿透了，紧紧地贴在身上，在晚秋的清晨还是非常阴冷的，即使这样还是有很多人都已经朦胧入睡了。贺庆积团长见这一情况，马上命令让战士们吃点干粮再休息，一方面肚子里有了食物身上会暖和些，另一方面一旦战斗打响就没时间吃东西了。
八路军359旅
一直到上午9点钟，广灵方向仍是没有任何动静。到了10点，还不见动静，贺庆积担心部队会产生急躁情绪，便要求各营一定要耐心等待，注意隐蔽，不准乱动，绝对不可以暴露目标。10点刚过，两个观察哨同时就摇动白色信号旗，这是发现敌人的信号！看到这信号，所有人都非常高兴，同时立即做好了战斗准备。
不一会儿，就看见十多辆日军汽车由北向南驶来，最前面的一辆车是负责搜索的尖兵，一路开来，不时对可疑地点放几枪进行火力侦察。战士们都埋伏在潮湿的草丛里、坚硬的石头上，一动不动。
日军的车队一辆接一辆驶入了伏击地点，突然一声巨响震撼山谷，日军汽车压上了“自发雷”引起爆炸，这就是开始攻击的信号。紧接着“拉线雷”和集束手榴弹也一个一个地响了。顿时，日军好几辆汽车被炸翻了，有的车起了火，有的企图掉头逃跑，却又被后面的汽车拦住，整个车队乱作一团。爆炸过后，八路军的轻重机枪一齐开火，手榴弹也如雨点般投向日军，整个伏击地段都被八路军的火力所覆盖，遭到突然打击的日军完全陷入混乱，贺庆积在指挥所的山头上看到这一情况，立即命令吹冲锋号，随着嘹亮的冲锋号，主攻的1营从公路西侧猛冲下来，接着助攻的2营也从公路东侧发起了冲锋。残余的日军还是非常顽强，也端着刺刀与冲上来的八路军展开白刃战，但根本顶不住八路军的猛烈冲击，仅仅半小时大部日军就被消灭，少数残敌窜至西北侧一处小高地负隅顽抗。719团一边肃清残敌，一边抓紧时间打扫战场。到12时许，除了少数日军逃脱外，719团干净利落地结束了战斗。
11时许，广灵日军赶来增援。但在张家湾遭到了719团3营的阻击，日军为了救出被围的部队，连续组织攻击，都被3营击退。直到12时过后，团主力已经消灭了被围日军安全转移后，3营才主动撤出战斗。
与此同时，驻灵丘的日军也北上前来解围，结果在灵丘以北的贾庄附近，遭到了718团的迎头痛击，最终不得不放弃救援退回灵丘。
