驻守娘子关的日军是正太路守备队的池田鬼市中队，一部固守山头工事，主力拱卫娘子关车站。关下的娘子关村里还驻有一部分伪军。
日伪军兵力虽然不多，但是依托娘子关天险布防，强攻的话，就是用一个团也未必能攻得动。
八路军是一支创造奇迹的部队。陈祖林和肖锋接受任务后，在三天前就散布消息，说是八路军要来攻打娘子关。鬼子中队长池田将信将疑，等等不见动静，就想巡逻侦查，搞清楚周围地区到底有没有八路军活动，好向上级报告。
三天来，池田中尉带着他的大部分兵力，在周围巡逻扫荡。大热天，又都是山路，小鬼子就算是骑着摩托车巡逻，也累得要死。
20日晚上，就在池田中尉领着鬼子在外巡逻的时候，陈祖林、肖锋指挥第二营的两个连神不知鬼不觉地摸进了娘子关村。村内的伪军一点防备都没有，稀里糊涂就缴枪投降了。
这个时候，池田率领鬼子中队主力刚刚巡逻回来，跳下摩托车，集合部队训话。正要下令解散呢，响起了清脆的捷克式轻机枪的叫声，哒哒哒，一梭子子弹扑向了鬼子队伍，登时就有三个小鬼子中弹倒地。
池田大惊，马上下令部队抢占工事还击。
于此同时，五团一部分两路向娘子关山头的鬼子堡垒工事发起了攻击，一路正面由山下向关上佯攻，一路从关后迂回攻击。
鬼子守备中队主力被阻击在车站，关上鬼子四个碉堡上兵力空虚，也就一个小队。
战士们在火力掩护下，架起云梯，向上攀登，想冲上去。
日军遭到突然攻击，拼命还击，机枪步枪全部开火，还往山下摔手榴弹。我军准备的云梯也被手榴弹炸坏了。战士们慌忙打人梯，又解下绑腿，连成长绳，摔向关上的手头和小树，进行攀爬。
烈士的鲜血顺着娘子关的峭壁一丝丝、一缕缕的向下流淌。
就在正面佯攻受挫的时候，从关后迂回的部队靠近了日军碉堡。霎时间，手榴弹飞向了正在向正面山下拼命开火的日军工事，八路军从背后杀上来了！
爆破手们手持从鬼子手里缴获的爆破筒，扑向了日军碉堡，把爆破筒从枪眼里塞了进去，轰隆一声巨响，鬼子碉堡里安静了。
鬼子小队长一见八路军从背后摸了上来，登时就急眼了，慌忙组织反击。但这个时候再反击已经晚了，扑上来的八路军，甩完手榴弹就开始射击，压制日军的反扑，掩护爆破手对剩下的三个碉堡实施爆破。
日军坚守关顶的兵力有限，受地形限制，八路军上来的部队也不多，激战到最后，双方在关顶上展开了惨烈的白刃战，当鬼子小队长的胸口插进八路军的刺刀时，红旗已经插上了娘子关山头！
就在五团二营与娘子关车站日军激战的时候，八路军工兵在主力掩护下，摸上了娘子关东面的铁路大桥，收割了1000多斤电话线，在铁路大桥上安装了炸药，随着几声巨响，娘子关铁路大桥被炸毁。
正太路瘫痪了！
娘子关山头阵地丢了，铁路大桥被破坏了，池田中尉彻底慌神了，不停的命令电台向正太路守备队司令部报告，请求紧急战术指导！
八路军攻占了娘子关，破坏了娘子关铁路大桥，接到报告的第一军司令官筱冢义男慌了，北平的华北方面军司令官多田骏也慌了！