战斗正在激烈之时，在黑石头沟北边担任警戒的分队报告，从广武方向又开来日军车队，也有百多辆车，满载着向忻口增援的弹药和士兵，急急驶进黑石头沟。日军现已跳车登山，顺着西边的山梁转到我军左侧，向在公路上出击的我军射击，天上也飞来4架敌机助战。对我构成极大威胁。
贺炳炎闻讯后，及时调整作战计划，立即把部队重新拉上山。在这个过程中，我军的伤亡骤然增大，贺炳炎的警卫员被敌人机枪打倒，负了重伤。贺炳炎的胸前也被一颗子弹横着穿过，把他的皮袄穿了两个洞。
贺炳炎看到伏击目的已经达到，战场形势急转直下，遂主动撤出战斗。
经过激战，歼灭日寇300余人，击毁敌汽车20多辆。黑石沟里黑烟滚滚，击毁的汽车从南北两头把路堵死了，日军南北两个车队300来辆车被阻在沟里，动弹不得。日军一直收拾到夜晚才撤走，临走时在黑石头沟竖了一块木牌子，写着“此地殉国67人，过往车辆千万小心”。
雁门关伏击战首战告捷，打破了“日军不可战胜”的神话。战争既锻炼了部队，振奋了民族精神，又用敌人的武器装备了自己。贺炳炎因此获得了统一战线政府的通令嘉奖。海内外报纸也大力宣传雁门关伏击战的战果，称之为“雁门关大捷”。
毛主席在和英国记者贝特兰的谈话中和在《抗日游击战争的战略问题》一书中，都列举了包括贺、廖支队对大同雁门关问敌主要运输道路的截断、雁门关的两次夺回在内的诸多胜仗，说明“八路军起了非常大的作用”。
雁门关伏击战，作为120师抗战之初有代表性的一仗，载入了八路军英勇抗战的光荣史册。
伏击战后，贺炳炎又带领七八十名八路军干部和1个骑兵排，尾随120师开赴冀中，扩编部队，组成师游击第3支队。随即与长征中失去右臂的余秋里政委率部开辟大清河畔根据地。两个“一把手”的部队，首战板家窝大获全胜，敲了日军一问棍；二战未占魁，给了土匪队伍一记响亮的耳光；三战柴恩波，平息了独立2支队的叛乱……
3支队频频出击，连战告捷，很快在大清河地区打开了局面。附近的一些民众自卫军自发参加抗日武装，纷纷投靠八路军要求改编。
但有一支队伍号称7000人，对改编一事出尔反尔。这支队伍就是由江东生司令带领的华北民众自卫军。为了使这支农民武装真正走上抗日道路，贺炳炎对余秋里政委说：“我去会一会江东生，他的人马多，要是改编成了，对抗日很有利。”
“不过，这个江东生自恃人多，价码要的很高，要当我们的司令员哩！”
“只要他江东生真心实意和我们合作打日本，3支队司令员的位置就让给他，我心甘情愿给他当副手。”
贺炳炎告别余秋里，在联络员刘宾陪同下，来到华北民众自卫军的驻地。
江东生听说威震冀中的八路军3支队贺司令员到来，赶忙整衣戴帽，出门迎接。不料，一见贺炳炎只握了个空袖筒，贺炳炎略带歉意地对江东生说：“江司令员，咱们只能握左手，失礼失礼！”
江东生面对贺炳炎，顿生傲慢之意，甚至连投奔八路军的初衷也要改变。江东生和贺炳炎，一个生得高大，一个长得矮小，一个两臂健全，一个只有左臂而且还疤伤累累。贺炳炎看出了江东生瞧不起他这个其貌不扬的独臂人。
贺炳炎没有生气，也不着急，只是微笑地先用目光示意刘宾沉住气，然后悠闲地喝着茶，随心所欲地谈天说地。热情的态度，幽默的语言，一下子把江东生的心给抓住了。江东生的各路精英，也连连点头称是；江东生本人也忍不住哈哈大笑起来，满脸的傲气渐渐地退去……
午宴，江东生拿出陈年老酒，大摆酒席，以显示独占一方的气魄。正当江东生与贺炳炎喝交杯酒时，江部一个侦察员匆匆跑进屋报告：“有日本鬼子一个中队朝我们开来！”
江东生和他的部下一个个惊得脸上没了血色，江东生手中的酒都洒了几滴在身上。江东生一看，如此局面实在有失民众自卫军的尊严，连连叫喊了几声：“慌什么？！慌什么？！”贺炳炎接过话头：“对，大家不要慌，有江司令在，我们不要慌。现在请大家看一看我和江司令喝交杯酒。”
喝完了交杯酒，贺炳炎不动声色地站起身来，神情自若地说：“江司令，鬼子只有一个中队，大不了100多人，您手下不是好几千人吗？”
“对，对，我有7000人……就是从来没有和鬼子交过手。”
贺炳炎诚恳地劝说：“江司令，这一仗不妨打打看，我们比敌人多几十倍，鬼子纵然长着三头六臂，也抵不住我们十个、几十个去打他一个嘛！再说，鬼子也并不是什么刀枪不入的怪人。鬼子送上门来，恰好给我们今天的宴席添了一道稀罕菜，你还能驳了小鬼子的面子？”
江东生见八路军的独臂司令员又沉着又有见地，便顺水推舟地说：“贺司令，听说你打小日本有绝招，今天我江某人倒想见识见识。我看贺司令是个痛快人，这仗不妨交给你指挥咋样？”
“哪里，凭江司令的本事，这百十号小日本哪在话下。还是江司令指挥吧！”
“贺司令，今天如照顾不周，请多包涵。与小日本作战，本人从未有过，经验不足，还是请贺司令出面吧，就当帮我一把。”
“江司令既然这样说了，那也好，就让我再试一回。”贺炳炎认为这是个用实际行动做联合、收编工作的好机会，于是便满口应承。
站在一旁的联络员刘宾向贺炳炎、江东生二人要求说：“这么个小战斗，用不着贺司令员来指挥，江司令如果信得过我的话，你们各位尽管喝酒、吃饭，只要给我1000人马，保证把小日本打得稀里哗啦！”
江东生望了望贺炳炎，贺炳炎略作停顿问：“江司令，你意如何？”
江东生感激地说：“你贺司令定。”
贺炳炎端起酒杯提议：“江司令，我们共同为刘宾出战敬一杯壮行酒吧！”
刘宾从自卫军中挑选了1500人马，埋伏在日军的必经之路，并亲自指挥自卫军战士架好大炮。
日军趾高气扬地大踏步前进，5里、3里、1里，“好！”刘宾亲自操炮，“轰”地一发炮弹落入敌群，接着又连着放了4炮，炮炮在敌群中开花。同时，刘宾命令江东生部下，将为今天庆祝贺司令前来的鞭炮放在空油桶里点着……日军遭到远距离炮弹的袭击，以为碰上了八路军大部队，便赶忙拖着10多具尸体逃回了据点。
自卫军大获全胜，凯旋而至。此时，贺炳炎和江东生的酒桌依然热气腾腾。江东生连连招呼：“让伙房再上几个热菜，我要和这位刘老弟喝上几杯。”
江东生琢磨，一个小小的名不见经传的刘宾竟然不费吹灰之力将日军赶回据点，可想而知贺炳炎的威力该有多大。他当即要求收编。
1944年，贺炳炎受命由抗日前线到延安军事学院学习。
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