贺龙决定，这次战役从打岢岚开始。为什么呢？原来贺龙回到岚县后的第三天，即3月5日，王震率三五九旅两个团到达岢岚地区。此时，贺龙同赵承绶、郭宗汾尚未谈妥，作战计划未定，但是，贺龙不失时机地先走一步，命令王震立即把岢岚城围困起来，加强侦察，摸清敌情。几天以后，王震向贺龙报告，岢岚城驻有千田联队的1个大队和部分骑兵、炮兵及工兵，大约有千把人。由于侵占时间不长，防御设施尚未完备。岢岚城四面环山，城内没有水源，一切生活用水都取之于南门外的一条水沟。贺龙想：这倒是个可利用的条件，只要控制住城四周的高山，把敌人困在城内，他们断了水，便无法死守，一定得出城他去。只要日军出了城，仗也就好打了。因此，他作出了先打岢岚的决定，命令三五九旅加紧围困，切断水源和交通，逼敌出城。
7日，三五九旅七一七团一举夺取了日军在城南和城东的警戒阵地；战动总会游击队占领了城西高地，敌人的水源及交通全被掐断。七七团又日夜不停地对岢岚进行袭扰，把日军弄得疲困不堪，惊恐异常。10日下午被迫弃城逃走。王震当即下令追击，在运动中消灭日军。可是，日军跑到三井镇就据镇而守了。贺龙对王震说：夜袭三井，不要让他喘息！于是，七一七团和七一八团二营连夜攻击三井，从东南和西面突入镇内。日军拼死抵抗至11日清晨窜往五寨。这次战斗，歼灭日军200余人，收复了岢岚城，首战告捷。
下一个目标是五寨。五寨，城池坚固，且与义井、三岔两个据点互为犄角，易守难攻。如何夺取五寨，指挥部里出现了两种意见：有的指挥员认为，三五八旅、三五九旅都已兵临城下，我军气盛势优，应当一鼓作气，迅速进攻五寨城。贺龙认为，敌人固守坚城，火力也很强，我们虽有赵承绶的两个炮兵连支援，却只有两门山炮，火力有限，只靠人爬是爬不进去的，强攻，要吃大亏。他主张绕过五寨城，袭敌侧后，撼其纵深，截断联络，把日军诱出城来，相机歼灭。这样，取胜把握大，也便于发挥八路军打游击战的特长。经过深入讨论，终于统一了看法，决定用部分兵力围困五寨，而将大部兵力集中于五寨、神池之间，切断交通运输，打击增援，逼敌退出五寨。具体部署是：用1个营和战动总会游击队伪装主力围困五寨城；将三五九旅和三五八旅两个旅的主力分别置于五寨西北和东北通往三岔和义井的大道旁，孤立五寨。
三五八旅奉命于16日冒风雪越过五寨东北的高山峻岭，在义井以南虎北村、山口村地区与从神池南下增援的日军1000余人遭遇，经6小时激战，歼敌300余人，并追击逃敌至义井镇附近；三五九旅在三岔以南将前来增援的200余日军骑兵打垮，切断了五寨日军与其主力的联系。五寨日军陷于孤立无援境地，5天后弃城逃跑。袭敌纵深的战术取得了成功。五寨收复，使侵占保德、偏关、河曲的竹内联队翼侧暴露，一二〇师的警六团等部队以及战动总会的游击队奉贺龙之命不断袭击，敌供应困难、疲于应付，处境日益不利，被迫逃往朔县。
贺龙抓住时机，命令王震、张宗逊打击义井、三岔两个据点。三五九旅切断了义井北面的道路，义井日军3个大队29日向神池撤退，三五八旅乘机在凤凰山附近进行伏击，歼敌300余人，跟踪追击，直抵神池城下。日军又逃往朔县，神池收复。
此刻，进入晋西北的日军大部已被肃清，只有千田联队长率领的1500多日军仍然占据着宁武城。贺龙认为，日军屡遭打击，千田可能困守宁武，坐待增援，以观局势变化。然而，从整个战役看，日军已经失利，敌人很难长期守下去。因此，贺龙主张再次集中兵力，把两个主力旅部署在宁武、阳方口之间，切断日军唯一的一条北撤之路。他命令三五八旅七一六团和三五九旅七一八团二营围困宁武。贺龙对七一六团团长贺炳炎说：鬼子如果弃城逃窜，你可以放行，让王震、张宗逊去收拾。他又命令三五九旅进到同蒲路东侧的石湖河，三五八旅七一五团进入宁武以北的斗沟村，在宁武通往阳方口的通路上布下一张网。贺龙指示：凡有来援者，一律给予坚决打击；千田北逃，则予以歼灭。
3月31日，驻朔县的日军600余人，在飞机掩护下，经阳方口南犯，企图接应宁武之敌突围。三五九旅在石湖河阻击援敌，打得十分激烈。千田联队长指挥500多人出城突围，妄图从穆查嘴、骆驼沟进攻三五九旅侧背，与阳方口援军汇合。在斗沟的七一五团主动向东出击，与三五九旅夹击千田。日军拼命抵抗，战斗愈来愈激烈。打了整整一天，日军被歼300余，千田本人被击伤，逃回宁武城。增援的日军前进不得，死伤惨重，也被迫退回阳方口。这一仗，使千田深感绝望，不敢再在宁武坐待增援，4月1日深夜，偷偷弃城北逃。一出宁武城，他便命令日军分成多路纵队悄悄地沿铁路逃往阳方口。八路军发觉后，立即追击。七一六团在石嘴子、七一九团在石湖河各歼灭日军一部。但是，由于31日激战终日，取得胜利后，有的部队过早撤离战场，给这张网留下了一个空洞，使千田得以率残部经阳方口逃往朔县。
至此，晋西北反围攻战役胜利结束。这次战役，贺龙等指挥一二〇师收复了宁武、神池、五寨、岢岚、保德、偏关、河曲7座县城，歼敌1500余人，缴获山炮1门，汽车14辆，步枪、机枪200余枝，骡马100余匹。
收复7城的胜利，稳定了晋西北的局势，保障了陕甘宁边区的安全，扩大了中国共产党和八路军的影响，为创建晋西北抗日民主根据地创造了条件。4月10日，毛泽东发来贺电：“九日电悉。努力奋战击破敌人整个进攻，取得伟大胜利，中央诸同志闻之极为兴奋。伤亡颇大，补充整训极为必要。抗大受训干部，虽因各方需要调出颇多，然月底毕业时，当可分配一个可观数目补充你们。望巩固内部团结，加紧整理训练，争取新的胜利，配合友军，造成巩固的根据地，坚持华北抗战，在全国抗日战争中完成自己的战略任务。”
毛泽东所说的“伤亡颇大，补充极为必要”，是指一二〇师在同蒲路破袭战和收复7城战役中，行军千里，大小战斗10余次的伤亡情况。贺龙、关向应、肖克在4月9日报告说：“这次战役伤亡数目：三五八旅为580名，三五九旅为897名，宋支队47人，警六团39人，总计此战役全师伤亡1563人。”七一七团政治委员等6名营以上干部英勇损躯。这充分反映了贺龙指挥下的一二〇师全体指战员为了国家民族不惜牺牲一切的英雄气概。
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