杨勇及时将预备队685团2营投入战斗，这支生力军如猛虎下山，直扑敌指挥机关，首先帮助686团2营中间开花，打乱了敌人的中枢神经。
山口旅团长没来得及拔出战刀便在战斗开始时被迫击炮命中，连人带马被冲击波掀进了路旁的深沟。副官冒着密如骤雨的流弹将他的尸体背上公路，扔上马车，仓皇东逃了。当时伏击圈尚未合围，这是战斗中唯一漏网的日本军官。
激战仅2个多小时，800多名日军被分割包围，一段一段吃掉了。王家池据点的碉堡是迫击炮的重点打击对象，在首轮射击中变成了废墟。川琦中队在惊慌中逃出据点，遭到潜伏在村里的八路军的猛烈冲击，很快被杀得片甲不留。
这次伏击共歼敌800余人，缴获战马100余匹，各种枪支560余条。
吕梁山三战三捷的消息传到延安，陕甘宁边区政府组织了庆祝活动。山口旅团强渡黄河威胁陕甘宁的狂妄企图终于化为泡影。
8、分兵，再分兵
随着抗日战争形势发展的需要，115师及343旅的壮大，为建设更多更大的敌后抗日根据地，中央军委适时指示，将红军改编的343旅等抗日主力，作为一粒粒种子，分散到各地组织更大的抗日力量。于是，分兵，是343旅等抗日骨干部队势在必行的了。
第一次分兵是在山西五台，根据毛泽东1937年10月20日指示，115师将一分为二，林彪率主力南下驰援娘子关方面友军，聂荣臻留下开辟晋察冀抗日根据地。
