1939年9月，日軍制定了“秋季大討伐”作戰計劃，下令駐石家莊正太路的日軍獨立第八混成旅團少將旅團長水源，率部於9月中旬向安徽陳莊一帶進犯。
這個水源，曾吃過八路軍不少苦頭，接到進犯陳莊的命令後不敢貿然行事，打算找到一個襲擊陳莊的妙計。
當水源得知賀龍帶領八路軍120師到達陳莊附近後，經過半個多月的精心策劃，制定了所謂“山地討伐進步戰術”，準備趁120師立足未穩之際，對陳莊來一次偷襲。
9月25日拂曉，水源帶著1500名由日、偽軍混合編組的所謂“精兵強將”悄悄出了靈壽縣城，沿大路向北進發，開始了“秋季討伐”行動。
此刻，八路軍120師主力715團、719團、第2團、第4團、獨立第1支隊在賀龍師長指揮下正嚴陣以待，在北譚莊一帶佈下口袋陣等待敵人。
水源的部隊到達南伍河、北霍營一線，在此等候多時的719團，迅速逼近敵人，向敵猛烈開火。
為了進一步誘敵深入，鑽入布好的“口袋”，719團且戰且退，將敵漸漸誘至南譚莊、北伍河地區。不料狡猾的水源卻突然命令先頭部隊停止前進，只以火力還擊。
6日拂曉，水源部隊越過慈河，向北譚莊719團陣地發起攻擊，遭到阻擊後再次下令停止進攻，將山炮、大車等大型輜重物資向靈壽方向撤退，擺出一副要回師靈壽的架勢。
“不好，水源要跑！”一直在監視敵人的719團將敵人的動態立即向師首長作了報告。難道水源真的要撤？還是另有打算？120師的首長們陷入沉思之中。
其實，水源回兵靈壽是個假象，這正是其所謂的“山地討伐進步戰術”的一部分，欲以少部兵力在北譚莊方向佯攻，誘我120師主力於該地，以假象迷感我軍，而以主力沿小路奔襲陳莊。
7日拂曉，趁迷霧朦朧之際，水源留下4000餘人鎮守慈峪，自己率領110名日偽軍沿魯柏山及秋山南麓小徑向陳莊撲去。
洋洋自得的水源自以為計謀得退，驕橫地騎在大洋馬上，狂妄地對部下宣稱：“要迅速拿下陳莊，用土八路的肥羊美酒慶賀中秋佳節！”
水源的部隊遭到駐守陳莊的杭大二分校和地方武裝的頑強阻擊，但由於兵力眾寡懸珠，日寇佔領了陳莊。
水源得意忘形的望著硝煙尚未散盡的陳莊，命部下趕快向上峰報告這一“輝煌”勝利，大肆吹噓“不經大的戰鬥而佔領陳莊，是指揮者的天才，是新戰術的勝利。”
正當敵人慶賀進攻陳莊的“勝利”之時，120師已星夜回師陳莊。其實，早在日軍從北譚莊一線撤兵，繼而又把輜重撤回靈壽之時，賀龍就判斷，敵人偷襲陳莊的目的尚未達到，其主力未經激戰就退卻，其中必然有詐。更何況水源早就對陳莊垂涎三尺，肉不到口，豈肯幹休？
27日拂曉，當得知日軍沿小路路偷襲陳莊時，賀龍當即將計就計，以主力隱蔽集結於陳莊以東大莊、南北臺頭地區，而以小部分兵力與敵保持接觸，不斷襲擾陳莊之敵，消耗敵人，待敵回報時以主力伏擊殲滅之。
27日這天正是一年一度的中秋佳節，夜晚，皓月當空，把大地照得如同白晝一般，遠山近樹依稀可見。被日軍折騰了一天的陳莊，也漸漸平靜了下來。
突然，激烈的槍聲驟然響起，把日軍從迷夢中驚醒。約1時許，我軍向陳莊發起攻擊，睡眼惺忪的水源一反平日矜持的嬌態，一驚慌失措地命令日軍死守陳莊。第二天一大早，驚魂未定的水源下令縱火焚燒陳莊的房屋，然後開始帶兵回撤。
從陳莊回靈寺有兩條路可走，一條是沿磁河的大道，一條是日軍來襲時經北燕川的山間小路。不出賀龍所料，水源決定沿磁河大道回撤，一來可以加快回撤速度，二來可以得到慈峪敵人的接應。
狡猾的水源怕沿大道走有理伏，又一次故伎重演，再次使用其所謂的“新戰術”，擺出一副按原路回撤的姿勢，越過磁河後突然調頭轉而向東。
正當水源得意忘形之際，突然槍炮聲大作，120師同時從四個方向向敵人發起圍攻。這激烈的槍聲，使水源險些從馬上栽倒下來，他揮舞著大洋刀，命令部隊發起反攻，妄圖打通回撤的路線。
擔任阻敵向東回撤任務的是716團3營，3營據守的疊谷崖陣地，是個伸向磁河的小山包，它像閘門一樣，卡住了敵人東逃的去路。1000多人的日偽軍在泥濘的河灘裡擠成了一團，既無法逃竄，又難以發揮火力，在我120師居高臨下的打擊下，像一群無頭蒼蠅四處亂竄，頃封間便死傷過半。
眼見自己已陷入四面被圍的境地，水源孤注一擲，命令殘部佔領高家莊、馮溝裡、破門口等村落及附近高地頑抗，企圖奪取有利地形，以待援兵。
經過幾個小時的激戰，至下午3時許，我120師佔領了高家莊、馮溝裡、破門口村附近鍾大部分高地，日軍被壓縮在村內，逃跑的退路完全被封鎖，水源部隊陷入絕境。
為了保證全殲被圍之敵，賀龍又對參戰部隊作了調整：獨立第1支隊向東攻佔高家莊與馮溝裡之間高地，爾後向馮溝裡進攻；第2團由南向北進攻，攻擊馮溝裡村南；第4團由東向西攻擊破門口之敵，並撞制該村；第716團涉過磁河，協同以上各部，一力求殲敵於馮溝裡、破門口地區……
隨著夜幕的降臨，賀龍命令各部向敵殘部發起進攻。但由於彈藥受潮，一時未能攻入村內。此時，固守於馮溝裡的水源部隊經過兩天兩夜的戰事，早已精疲力竭，眼見援軍遲遲未到，身邊的人馬又急劇地減少，再也難以支持下去。
29日拂曉，水源帶殘兵敗將向馮溝裡南山突圍，被我軍再次包圍於魯柏山以西的鞍部。水源見已陷入絕境，一面催促殘部作困獸之鬥，一面頻頻向石家莊、靈壽方面日軍求援告急。
下午4時，我軍向殘敵發起猛攻，殲敵大部。終於，自石家莊方向飛來3架敵機助戰，水源像抓往了救命稻草一樣，慌忙糾集殘部，拼命反撲。
6時許，又有3架敵機飛臨魯柏山上空，投下6大包彈藥、食品，但大部落入我軍陣地上，連日苦戰的我軍指戰員，毫不客氣地接受了皇軍的“慰勞品”。
一輪明月慢慢爬上山頭，9日晚10時左右，賀龍下達了最後總攻的命令，幾顆紅色信號彈騰空而起，頓時，槍聲、炮聲、喊殺聲響物整個魯柏山區上空。英勇的120師抗日健兒，端著雪亮的利刀，向日軍猛衝過去。
在我強大的攻勢下，水源殘部被打得七零八落，一顆復仇的子彈打中了水源罪惡的身軀，水源一頭栽倒在血泊之中。日軍群龍無首，更是潰不成軍，殘敵悉數被殲。
與此同時，在白頭山阻擊援敵的719團，也連續打退了敵人多次進攻，阻日軍於白頭山一帶不能前進一步。
30日8時許，援敵得知水源向魯柏山區突圍，即以主力向沙灣方向迂迴前進，被早已守候在此的第4團打個正著，倉皇逃回慈峪去了。
此役，歷時6天5夜，水源率領的日偽軍1500人，全部被殲，無一生還，我軍繳獲山炮3門、輕重機槍23挺、步槍500餘支、戰馬50餘匹和其它許多勝利品。宣告了敵人所謂的“山地討伐進步戰術”的徹底失效。後來，陳莊戰鬥被軍事史研究者譽為抗日戰爭史上的“模範殲滅戰”成為經典戰例。
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