就在进攻崞县的部队在县城外安营扎寨的时候，负责进攻原平的第十三师三十七团也在原平城外扎下了营寨。部队驻扎下来之后，团长带着参谋长和几个营长登上制高点观察敌情。侦察排长向团长报告说：“经侦查，驻守原平的敌军大约有二千人，统领叫苏万海。清军在城外挖了两道战壕，战壕里架着轻重机枪。”
团长说：“驻守原平的清军有些与众不同，他们没有坚守在城墙上，而是在城外构筑工事，我们绝对不能轻举妄动，大家先回去休息，夜里一定要加强警戒，防止敌人偷袭。我去向师长报告情况。”
第十三师的后续部队赶到原平与先头部队会合，十三师师长黄玉民了解敌情之后说：“各部做好战斗准备，明晚发动夜袭。一定要多点火把，大造声势！”
雷霆纵队刚刚来到原平城外安营扎寨的时候，清军非常紧张。可是两军对峙了好几天，雷霆纵队都没有发动进攻，清军的警惕性有所降低。趁着夜深人静，雷霆纵队按既订计划发动了进攻，清军遭到进攻之后守在战壕里的清军一面开枪还击，一面向苏万海报告情况。
苏万海收到报告后立即穿好衣服，登上城墙，他从望远镜里看到城外的天空被火把照的亮如白昼，耳边响起了激烈的枪声和喊杀声。苏万海放下望远镜，自言自语道：“叛军声势浩大，总兵力肯定在万人以上，凭我这点人难以对付啊！”
身边的副统领建议道：“大人！依卑职之见，我们应该把城外的部队撤回来，与城内的部队合兵一处，握成拳头，这样才能守住原平，也为忻口守军布防争取时间。”
苏万海看着副统领，思忖了片刻说：“刚开战就放弃阵地不好吧？”
副统领说：“怎么能叫放弃呢！我们是优化部署，有利于作战，再说，有句古话叫留得青山在不愁没柴烧，你好好想一想！”
统领苏万海心里豁然开朗，上峰不追问拉倒，如果追问这个事，就把责任推给副统领，于是说：“你的建议很好，调整战略部署，把城外的部队撤到城内，加强守城部署，就按你的意见办，你去安排吧！”
清军撤走之后，雷霆纵队紧随其后，占领了城外的战壕，将原平县城团团围住。
这时报务员给黄玉民送来一份集团军的电报，电报写着：攻击崞县的部队已经完成任务，命令第十三师务必于两天之内攻占原平，并向忻口进发。
黄玉民看完电报之后叫来政委、参谋长和几个团长。先让他们传阅集团军电报，大家都看完之后，陈飞说道：“这封电报证明，集团军对我们师的进军速度不满意。我们现在要做的是尽快拿下原平县城，加快进军速度，赶去忻口！”
参谋长曹正略加思索后回答：“师长！在上海战役中，我军曾使用油爆弹攻击敌军阵地，然后趁乱发起冲锋，占领了罗店。我觉得我们可以再次使用这个战术，突破敌人的城防工事！”
三十七团团长韩光建议说：“我们可以使用特种阻击战，狙杀敌军的重要目标，给敌军造成威慑！”
黄玉民说：“各位的建议都很好，就这么办，现在回去准备，明日继续进攻。”
雷霆纵队第二天，发动了新一轮的进攻。在密集的炮火射击结束后，步兵架起云梯开始攀爬城墙，清军在苏万海指挥下，坚守在城墙上进行抵抗。
战斗进行了一上午，雷霆纵队伤亡了百余人，仍然没有突破敌人的防线。黄玉民站在指挥所里，举着望远镜看到了这些情况，他对身旁的通讯员说：“命令步兵撤下来，通知炮兵发射油爆弹，快！”
通讯员来到炮兵阵地，见到炮兵营长陆远，说：“陆营长！黄师长命令，炮兵营立即向城墙工事发射油爆弹，配合步兵发动进攻。”
陆远立刻举起令旗：“更换弹药！”士兵们迅速将炮膛内的高爆榴弹取出，换上油爆弹。各炮位相继报告更换完毕后，陆远把令旗一挥说：“听我口令，目标原平县城墙工事，开炮！”
“咚，咚，咚…”一阵巨响之后，油爆弹引发了大火，雷霆纵队士兵趁清军慌乱之际发起进攻，冲入县城，苏万海见雷霆纵队来势凶猛，清军士兵乱成一团，知道大势已去，于是带领卫队缴械投降。
进城之后，黄玉民见到了苏万海，说：“苏将军很会用兵，以二千守军阻挡我军万余人五天之久啊！”
苏万海说：“惭愧啊！终究还是被你们打败了啊！”
黄玉民说：“苏将军！我怎么觉得你的战略战术好像有些熟悉啊？”
苏万海说：“黄将军！不瞒你说，鄙人毕业于东北陆军军官学校，听过唐总司令的课，咱是师出同门，所以对贵军的战术有所了解！”
黄玉民惊讶的说：“原来如此啊！”随后他接着问：“苏将军，你们在忻口到底部署了多少兵力？”
苏万海答：“黄将军，早在贵军占领天镇和阳高的时候，王之春（时任山西巡抚）就派出一万人马在忻口及娘子关一线布防。”
黄玉民说：“这个人怎么样啊？”
苏万海说：“这个人带兵不怎么样，但是，他很会吹牛！他说，如果雷霆纵队来进攻，会让他们有来无回！”
黄玉民听后哈哈大笑说：“王之春好大的口气呀，他马上就能见识到我军的厉害了！”
忻口是晋北通往太原的门户，五台山自东向西，云中山自西向东。两座山在忻口北部形成了夹峙之势，同时滹沱河自北而南，云中河自西而东。两条河汇合后从山谷中流过。因此忻口的正面非常狭小，地形十分复杂，易守难攻。
这天雷霆纵队第八军来到忻口附近驻扎下来之后，刘永华带着军官们登上制高点举着望远镜观察敌情，发现忻口周围山峰高耸，河流纵横，清军依山傍水构筑工事，安营扎寨，严阵以待。
刘永华问侦察连长：“对面的清军是哪部分的？”
侦察连长报告说：“军长！经侦察对面清军的最高指挥官叫魏刚，总兵力大约有一万人。”
第十三师师长黄玉民说：“军长！我询问过降将苏万海，他说对面的清军大约有一万人，和我军的兵力差不多！”
参谋长建议道：“军长！我们要不要向总司令部报告，要求增加兵力啊？”
刘永华思考了一会儿：“我军主力在刘总参谋长率领下正在向武昌城进发，那里肯定会发生恶战，需要很多兵力，所以不到万不得已我们不能向上级要兵。”
回到指挥部，刘永华下令发电报将忻口的情况报告给总司令部：我军已按既订计划到达忻口，清军一万人马在此构筑工事严阵以待，与我军兵力相当，部队正在制定进攻方案，待准备充分后发动进攻。唐峰看完之后批示：忻口地势险要，易守难攻，敌军兵力众多，且早有准备。我军绝对不能轻敌，必须先谋定而后动。
在作战会议上刘永华宣读了唐峰的回电，然后指着地图对大家说：“敌军在忻口屯兵一万，和我军的兵力对比差不多一比一，接下来肯定是一场恶战，从现在起全军人人做好准备，克服一切困难，一定要消灭敌军！”
经过三天准备后的清晨，雷霆纵队开始向驻守忻口的清军发动进攻。信号弹升起后，第八军直属炮兵团及三个步兵师的炮兵营，共计六十门大炮一起发出了怒吼。一枚枚炮弹带着尖利的啸音飞向敌军阵地，忻口的正面非常狭小，这样虽然使攻方难以迂回包抄，只能正面进攻。
当炮弹落到清军阵地上的时候，清军的指挥官立即对通讯兵说：“告诉弟兄们都躲到防炮洞里，等敌人的步兵发动冲锋的时候再开枪还击。”清军的士兵们纷纷躲到防炮洞内，但还是有一些来不及躲避的士兵在炮击中受伤或阵亡。
炮击结束后步兵开始进攻，当他们前进到距离清军阵地还有五十米的时候，躲在战壕里的清军突然开枪射击，战士们猝不及防，冲在最前面的几个人全部中枪倒地。带队的营长见状马上下令：“卧倒，扔手雷还击！”战士们立刻就地卧倒开枪还击，有的扔手雷，跟在队伍后面的机枪手也迅速架好机枪向清军扫射，压制敌人的火力。
在一线指挥战斗的韩光从望远镜里看到了这些情况，对二营长说道：“快去增援！”
二营长听后对身后的士兵们高声喊道：“一连跟我来！”士兵们立即跃起跟着营长冲过去。雷霆纵队喊声震天，清军看了非常害怕，慌忙向后退去。
清军后边的援军赶来助战，后退的清军又转回来，他们合在一起阻止了雷霆纵队的进攻。
双方都在不停地增加兵力，战斗陷入了焦灼状态。刘永华对参谋长说：“添油战术是兵家大忌，这样下去不是办法，消耗太大，我们必须改变战术！”
参谋长说：“你想怎么办？”
刘永华说：“命令部队撤退！”
参谋长惊讶的看着刘永华说：“你说什么，撤退？再说一遍！”