根据刘伯承要求不得错过战机的指示，陈锡联当即决定夜袭阳明堡机场。10月19日夜，七六九团展开行动，其中第三营袭击机场，第一营袭扰崞县，牵制驻于该县的敌人，第二营作为预备队。
刘伯承，网络图
这是一二九师在抗战中的第一仗。事后，刘伯承在讲评时，用几句话概括了七六九团在此战中体现出来的优点：侦察清楚，部署周到，动作突然干脆。
说"部署周到"，除了三个营分工明确外，挑选第三营袭击机场也被认为恰到好处：该营能攻善守，且以夜战见长，土地革命时期，该营曾获得过"以一胜百"的奖旗，足见官兵之骁勇。
陈锡联，网络图
陈锡联和七六九团也有失误，他们的失误实际上是八路军各部在抗战初期都会出现的问题，那就是缺乏与日军交锋的经验，对所要遇到的困难估计不足。
过去主力红军基本上一场突袭战下来，就能完全解决战斗，这使得七六九团在夜战动作的准备上没有做充分，发生了一些可以事先预防的疏忽。比如有些步枪上没有配装刺刀，可是事先又没有带红缨枪。当发生白刃战时，很多人只能单纯地使用枪托砸，甚至还有人用脚踢。另外，预定的夜间联络记号未严格运用，导致夜间肉搏时很难分清敌我。
八路军夜袭阳明堡画作
当然，如果不是亲身经历，大家也绝难想象对方的战斗力会有这么强——作战时，日军的武士道精神毕现，看上去一个个都像恶狼一样暴戾凶狠。
刘伯承由此认为，陈锡联在兵力分配上还没有做到最好，具体表现为次要方向分配的兵力过多，只有一个营用于突击，其余部队都没能够用上。否则的话，依靠人数和火力优势，也可最大程度抵消夜战动作准备上的不足。
机场的守军部队虽然不多，但附近阳明堡镇上驻有很多日军，后者立即对机场予以增援。为防止遭到日军的围攻，三营在完成破坏飞机的任务后即迅速撤出了机场。
阳明堡旧址
三营一共破坏了24架日机，他们也为此付出了不小代价。营长赵崇德当场殉国，成为自平型关以来八路军在抗战中战死的最高级别指挥员。赵崇德是一员颇有指挥才能的年轻虎将，素有"打仗如虎，爱兵如母"之称。刘伯承得报后，对他的牺牲感到十分惋惜，此后多年，还经常同李达谈起赵崇德。
除赵崇德外，三营还战死了包括营指导员和两名排长在内的十余名官兵，三十多人受伤，并且所有战死者的遗体都未能抢运回来。
战斗结束后，一二九师副师长徐向前由五台山来到七六九团。在团长陈锡联、副团长汪乃贵的陪同下，他爬到阳明堡机场附近的一座山上，用望远镜对战斗现场进行了观察。
由于三营伤亡较重，陈锡联、汪乃贵的第一反应是这仗没打好。汪乃贵颇为忐忑不安地对徐向前说："我们这次战斗，只炸了二十来架飞机，没有抓到俘虏，自己却牺牲了一个营长和十几个战士，我要向你做检讨。"
徐向前马上表示："检讨？我还要给你们请功呢！你们炸毁那么多飞机，成绩是了不起的。"
有了徐向前的肯定，陈锡联、汪乃贵的心里才踏实了一些，两人用联名方式，将夜袭经过同时电告一二九师师部及八路军总部。
在此之前，一一五师的平型关伏击战先声夺人，一二○师也在雁门关有所斩获。这无形中加大了一二九师的压力，不少人都担心第一仗能不能取胜，因此在收到捷报后，刘伯承连声称赞："首战告捷，打得好，打得好。"
八路军总司令朱德同样非常高兴。见周围老百姓还搞不清楚炸飞机的概念，他当场算了一笔账，告诉众人，一架飞机值多少钱，这些钱能买多少小米，这些小米又能让多少人吃一年。等他把账算完，老百姓见八路军竟然赚了这么多"小米"，都一齐欢呼起来。
八路军夜袭阳明堡画作
其实阳明堡的那些日机还不能说是被全部炸毁，因为就飞机损伤的程度而言，很多应该是能修好的。在日方机密档案中，也只记载一架轰炸机被完全损毁。
不过修理需要时间，就此而言，确实可以说有效地削弱了日军在忻口上空的立体火力，一二九师所付出的代价是值得的。
八路军官兵夜袭阳明堡机场，电影《太行山上》剧照
八路军总部随即又将战果报至第二战区及南京方面。最初，那边的反应有些将信将疑。直到10月20日，也就是夜袭阳明堡的第二天一早，忻口阵地上空突然一片静寂，一架日机也没露面。前线的友军官兵觉得很纳闷，以为鬼子在耍什么新花招，后来才知道是机场上的日机被打残了。
其后一连几天，忻口、太原都没有遭到日机轰炸。当中方飞机到阳明堡进行侦察时，清楚地看到机场上有一堆等待清理的飞机残骸，证实夜袭阳明堡确有其事。
八路军夜袭阳明堡画作
第二战区副司令长官卫立煌由此对八路军大加称赞，蒋介石也以军委会名义奖励大洋两万元，这是抗战前期，八路军唯一一次受到蒋介石现金奖励的战斗。
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