由第二十团和第三十八团作主攻，人们认为这种安排是独具匠心的。第二十团是在冀南平原成长起来的，素以勇猛顽强著称，长于村落战，人民爱戴他们，在拥军的猪肉上，常常发现“送给二十团吃”的字样。敌人害怕他们，公开承认：“天不怕，地不怕，就怕楚团戳一下。”楚者团长楚大明也。第二十团奉调来太岳军区，又以高度适应性，掌握了山区作战特点。第三十八团是百团大战和沁源围困战中的英雄团。让这两个团担任主攻，大大增加了胜利的保险系数。
陈赓把指挥部设在距城北关3华里处。白天他领着干部去观察地形，了解敌情，考虑部队配置，研究具体的火力掩护任务和通过外壕登城的办法，并亲自主持“诸葛亮会议”，发动指战员献计献策。他深知初战的重要，所以认真细致地对部队作动员，给战士讲形势，讲胜利条件，讲战法，讲顽强性，讲“针锋相对”的意义。他对指挥员们特别强调：“这次让我们来攻打长子，是邓政委建议，经总部批准的，这是首长对我们的信任，大家一定要努力打好。还要注意总结经验，从战争中学习战争。”
陈赓对攻城的指挥员刘忠说：“攻坚，登城，我们部队没有好多经验，但榆社的教训要记取。要老老实实组织战斗，千万不可疏忽、蛮干！”又说：“弹药尽量满足你们，但炮弹不会多，主要依靠手榴弹。事先准备一些篮子，设专人运送手榴弹。”“一颗手榴弹威力不大，但多了威力就会大一些，无数手榴弹打上去，造成一片火海和震耳欲聋的声音，就是不能把前沿敌人都打死，也能把它吓坏，使其丧失战斗力。”他谆谆告诫：攻城部队一定要组织好，投弹组、火力组，跳板组、梯子组和登城突击组，人员都要精心挑选。特别要讲究战术，以短促的浓密炮火，掩护部队登城。
1945年9月13日黄昏，战幕拉开。在攻击外围据点时，别的部队都还顺利，只有第七七二团攻击北高庙受挫。这座小庙建筑在一个孤立而陡峭的小山上，虽说是在城外，实际距城墙仅200米，是拱卫长子县城的唯一高地，攻下它就可以控制全城。敌人筑有坚固的碉堡、工事，利用地形上的有利条件进行顽抗。
北高庙敌人工事特别坚固是事实，但被誉为“夜老虎”的部队，怎么会没攻取呢？陈赓拄着手杖亲自赶到前线，观察中发现北高庙孤山壁立，确实易守难攻。它西、北、东三面工事很坚固，南面有高大的寨门，敌人比较放心，工事较简单，守备也薄弱。根据这一情况，陈赓对七七二团团长周学义说：立即改为从南面进攻，并根据该团善于夜战的特点，战斗改在夜间进行。
周学义从第十连中挑选了能征善战的二排，针对敌情亲自组织了必要的训练。当天晚上天特别黑，没有星星也没有月亮。周学义按陈赓的布置，派一支小部队继续在北面佯攻，吸引敌人注意力，二排的孤胆英雄们从南面一个个匍匐前进，摸到小山上，悄悄地扫除了冲锋障碍物。因为攻击两天没有攻得动，敌人疏忽大意起来，没想到解放军已经来到眼前。排长命令“打！”轻机枪、步枪、六〇炮、手榴弹一齐开火，掩护工兵上去，“轰”的一声，庙墙炸开一个大口子，第七七二团战士冒着飞扬的硝烟和尘土，像怒潮一样地冲进庙去，和敌人白刃格斗。敌营长打算从西北角逃命，但第七七二团第十二连也围了上来，敌人只有缴械投降了。
怎么攻城呢？陈赓说：“根据榆社县作战经验，接敌运动的关键，是要隐蔽、突然，此时必须用轻重机枪压制敌人对我们威胁最大的火力点，以掩护投弹组接近城墙向城上、城内大量投掷手榴弹，以便能架梯子登城。”为了登城顺利，陈赓考虑还是用榆社作战的办法，挖坑道到城下，买一口棺材装满炸药送进去爆炸。他说：“要力争把城墙炸出个豁口。就是炸不开，也能把敌人吓坏、震昏，使他们暂时丧失战斗力，而为我攻城提供有利条件。”接着还指出：“不要因为用了炸药，就认为冲锋道路会炸出来，就不积极做登城梯子等其他准备，那就错了。什么事都要做两手或三手准备，胜利才能有保障。进城之后，也要以手榴弹为先导，迅速控制制高点，向纵深发展……”
从上面情况看，陈赓似乎变得有点婆婆妈妈了，在掰着手指头教部队作战。这说明他完全不是粗心大意的人。他虽然非常了解自己的部队，但毕竟分开快两年了，又是打这样一个攻坚战，何况整个晋冀鲁豫军区部队都在这里，大家实际是在竞赛，仗只能打好。因此，他心中自然是焦急的。
攻城前，他从刘忠电话里得知，第二十团在屋脊上设的观察所，可以看见敌人阵地。他就喊着：“很好，我要去那里。”人们劝阻他：“你不能去，那里危险！”陈赓哪里肯听，为了更好地了解敌情，检查自己部队的配置是否合理，他不顾自己的伤腿能否适应，坚持爬上那屋顶的观察所。
部队占领了北高庙据点和城的四关后，即积极进行攻城准备。各级指挥员对这次战斗非常重视，反复勘察地形，研究敌情，开展军事民主，组织部队进行投弹、爆破、架梯、登城等训练。陈赓为了吸引长治敌人出援，以便在野战中歼灭它，所以一直对长子县城围而不攻；确定长治敌人不会来援时，才在9月18日晚7时30分下令攻城。
一声巨响，山摇地动，浓烟四起，西城门的西北角炸出来一个豁口，攻城部队火力掩护枪炮齐鸣，有的部队沿着斜坡从豁口冲进城去，有的部队架梯子登城。
战斗打响后，陈赓为了与部队保持最近距离，以便及时了解情况实施指挥，他极力向北城门靠近。这时，敌人从县政府的楼上射出密集火力，封锁了道路，但陈赓坚持要通过，随行参谋和警卫人员劝阻，他不听，就劝他跑几步，越过这危险地段。他却催促大家赶快跑步通过，并解释说：“不是我不怕死，是我的腿负过重伤，不能跑。你们好胳膊好腿，赶快跑步通过吧！”通过这一封锁线时，有一个通信员负伤，手指被打掉两个，可见当时的危险程度了。
最先攻入城内的第二十团像一把尖刀，向纵深进发。楚大明不准部队沿街道和巷子前进，因为那些地方都可能有敌人设置的障碍物和火力封锁，部队会增加伤亡。他叫部队另辟通道，从房屋和院落里面走，逢屋凿壁，遇墙掏洞，避开敌人在街巷中设置的一切，部队行进得很顺利。
陈赓得知后，大加赞赏，说：“这是楚大明的一大发明，巷战就是要这样打，才能减少伤亡，应当推广。”
部队打进城展开巷战时，陈赓要进城去指挥。因为他腿不方便，大家建议把敌人堵城门的麻袋搬开，打开城门，从城门进去。他却执意不肯，怕部队抽人来干，费工费时，坚持“要尝尝爬梯子登城的味道。”
这时战斗虽然在城内进行，但子弹、炮弹还在人们头上乱飞，陈赓却用他负过重伤的腿，在战士登城后留下的梯子上爬，大家都为他捏了把汗。他却站在梯子上说：“梯子很长，战士登城时拥在上面，会压断的。今后再用这种梯子，要加固主梁；登城的人不能一拥而上，要保持距离，重量平衡梯子就不会断了。”他离开部队两年，回来之后，像是要把一切都亲身体验一下似的。
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