1937年10月16日，贺炳炎得到一个情报，大同敌军集结了四十多辆汽车，准备经雁门关向忻口前线运送武器弹药，贺炳炎感觉机会来了。

贺炳炎时任八路军第120师第716团团长。

第二天拂晓，贺炳炎、廖汉生带着连以上干部去看地形，他们来到了雁门关下的黑石头沟,爬上山顶一看,只见雁门关城楼独峙，雁门山两峰对峙,形如大门,是大雁南北迁徙时经过之处。

贺炳炎对廖汉生说：“这真是一个伏击的好地方！”

1937年10月18日拂晓，七一六团踏白雪进入黑石头沟，按照昨天的部署，各连队进入了伏击阵地。夜色深沉，南战地不时亮起一团亮光，接着传来沉闷的炮声。趁着天还未亮，战士们抓紧时间吃着干粮。贺炳炎不放心，跑到阵地上进行检查，发现文书、炊事员也都跟来参战。贺炳炎问他们：“敌人来了四十辆汽车呢，你们怕不怕？”大家皆说：“别说四十辆，四百辆咱们一样收拾。”

天亮了，贺炳炎用望远镜望去，只见雁门关公路上冷冷清清,并没有车辆行人的迹。他看到埋伏阵地上偶有战士抬头观看，知道战士们等得不耐烦了，急令参谋传话去，要各部队保持肃静。

几个小时过去了,眼看着手表上的指针已经指到10时,敌人还没有来。贺炳炎焦灼地想着，难道敌人不来？

突然，面公路上腾起了尘土，接着，就传来隐隐的汽车马达声，敌人真来了。贺炳炎命令部队准备战斗，这时，三营发现阳明堡方也有10多辆汽车向雁门关开来，他们急忙派人把这个意外情报告了贺炳炎。敌人在这里会车。数量增多了，打不打？

贺炳炎想了一下，觉得敌人以为南北会车，兵力多了，八路军不敢碰，会更加放松戒备，反而使我突袭的机会更多。他把自己想法和廖汉生一说，廖汉生立即同意：“对，一块儿揍它。通知一、三营，听命令，一起行动。”

两路日军汽车队轰隆隆地开过来了。南来的车队，即从阳明堡开来的10多辆汽车大部分是空车，只有前面打头的第一车上坐满了鬼子，后面几辆车上或装着伤员，或装着尸体。

北来的车队，即从大同雁门关过来的车队有三十多辆汽车，头车和尾车上坐满了掩护部队，中间的弹药车上，也隔三差五地站着鬼子。一个敌军官坐在头车上，不时用望远镜向周围瞭望。汽车靠近时，北来的敌军官见南来的车上装着尸体，急令寇兵脱帽致哀，自己唱起挽歌来。

贺炳炎看着狂歌的敌人，忍着怒火，看着两路汽车对驶进入黑石头沟，他怒吼一声：“打！”顿时，埋伏阵地上步枪和机枪一齐吼叫起来，朝沟底公路上的敌车队扫击,手榴弹也成堆地落到敌汽车上,敌汽车顿时着起火来。

鬼子遭到突然的打击,毫无准备,许多鬼子被打死,阵地上响起了冲锋号，战士们端起刺刀俯冲而下，舍死忘生与日军展开近战肉搏。其中一条身影分外显眼，他只有一条独臂，却挥舞着大刀冲杀在前。大刀在他单手中上下翻飞，人未至，刀已到，气势令日军胆寒。他正是716团团长，早有“孤胆英雄”之称的贺炳炎。

三营营长王祥发举起驳壳枪大吼一声：“冲啊！”带着战士们冲进敌群。鬼子被突袭，一阵忙乱之后清醒过来，端着上了刺刀的枪进行顽抗。敌人的指挥官已被打死了，鬼子无人指挥，形成不了统一的动作。王祥发带三营冲进敌群,与敌肉搏。

十一连指导员胡觉三挥着鬼头刀，一连削掉了六个鬼子的脑袋。不料，一个爬在汽车底下的鬼子开了一枪，胡觉三倒下了。战士们气坏了,一阵齐射,把汽车底下的鬼子打成了蜂窝,有一些鬼子向石桥跑去，被据守石桥的指战员全歼。经过一阵激烈的战斗，这股鬼子被全部歼灭。有的战士还不解气，用铁锹砸着汽车，气狠狠地说：“我叫你再跑。”贺炳炎笑着说：“这么多的汽车，怎么砸得完？”廖汉生命令战士们：“用火烧油箱，用手榴弹炸油箱！”战士们听了命令，点着油箱，四百多辆汽车燃烧起来，不一会，黑石沟里就堆满了汽车残骸和敌军尸体。

这时,警戒阳明堡方向的一营报告,阳明堡开出了几十辆汽车的鬼子向雁门关扑来。贺炳炎即命令部队带着缴获的武器弹药和物资撤出战斗，当部队撤离战场时，两架敌机从阳明堡飞来，在黑石头沟上空盘旋。驾驶员向下望去,沟里堆满了烧毁的汽车，黑烟直往上冲，八路军呢，早就不见了。

雁门关伏击战，贺炳炎率716团共歼灭日军300余人，击毁日军汽车40多辆，此战载入了八路军经典战史。