山谷中武军寺，日军没有想到自己暴露的这么快，中队长益子重熊也没想到后面跟上来的八路军火力强度不比他们差，具体来了多少人也不知道。
这次他们来就是准备突袭武军寺八路军总部的，没想到在武军寺扑了一个空。益子重熊排除了被伏击的可能，如果是伏击，东面来的八路战斗力就不可能这么差，刚才的突击他明显感觉到了东面八路军的慌乱。
益子重雄同时也意识到了问题的严重，西面追上来的八路军战斗力不弱，北面制高点丢失的太快，龟缩在山谷只能被动挨打。他一面命令部队挡住西面的进攻，一面派出一半的兵力增援北侧高地。
南侧高地上，李振中看到武军寺的日军反应，发觉其战斗力也非常强悍。西面自己的两个加强排攻击比较吃力，好在东面八路军经过一阵混乱后，也组织起了进攻。李振中集中火力打击山谷中的日军。
益子重雄见多个火力点被南侧炮火打掉，果断放弃武军寺，全体撤往北侧山地，这里是山区，山头多得是，特务连没办法一一控制。只有尽可能射杀逃上山的日军。
陈坚带着两个加强排占领了武军寺，命令一个排迂回到北面高地，留下一个排与东面八路军取得联系，才知道原来是总部机关人员。同时还得到一个消息，日军大规模扫荡开始了，总部正在疏散人员。陈坚立即协助总部警卫连向西疏散机关人员。
益子重雄带着挺进队冲上了一个山头，南侧高地还在不断炮击，机枪扫射。他清点了一下人数，挺进队已损失过半，只剩下不到50多名日军。更要命的是电讯人员及电讯设备不见了。益子重雄意识到此行恐怕要凶多吉少了。
李振中从南侧高地下来与陈坚会合，得知了日军大扫荡开始了。他熄了找援军的心思，反扫荡中，总部兵力肯定也不够。但这股靠近总部的日军威胁太大，还是要消灭的，就只能依靠自己的力量了。陈坚还抓到两个汉奸，撬开他们的嘴，得知了挺进队的来历和目的。打扫战场时，还找到了电台。
李振中大怒，把这两人押出去枪毙了。整个特务连对这种人都是恨得咬牙切齿，总算出了一口恶气。此时机关人员已疏散完毕了，总部警卫连留下一个排也走了。李振中以这个排守防守武军寺，带着一个加强排登上日军东侧的一个高地。把益子挺进队围在了一个山头上，两军进入了对峙状态。
李振中把南侧高地的火箭筒都调了过来。从东西北三个方向开始慢慢压缩包围圈，东南西三个高地留下机枪、掷弹筒、火箭炮提供火力支援。李振中不求快，只要在天黑之前拿下山头就行了。山头并不高，地形也不是很险峻，特务连分波次慢慢向鬼子占据的山头渗透。
益子重雄在山顶紧急修建工事，挖掘战壕。不修不行，他们受到东南西三面的火力威胁。
经过三个多小时的渗透，特务连接近到山顶150多米的位置。鬼子很沉得住气，偶尔放冷枪，特务连伤亡10多名战士。
东侧高地的李振中看到特务连运动到位，命令东南西三处高地火力支援，不惜弹药。李振中这是要毕奇功于一役。山头上立时被炸得浓烟滚滚，战士们趁着这个时机，快速向山头突进，鬼子向山下扔下手雷，机枪扫射、掷弹筒炮击。特务连火箭筒手跟在后面打击日军火力点，攻击的路上不断有战士倒地，接近到30米，特务连扔出手雷，挺着刺刀往山顶冲。炮击停止，特务连冲上了山顶阵地，双方进行激烈的肉搏战。
总部警卫连留下的那个排看到特务连已冲上日军阵地，也从武军寺出来，冲向山顶增援，李振中也冲了上去。
山头上怒喊声冲天，杀声四起，惨叫声连绵不绝。特务连都杀红了眼，只要还有一口气，或拉响手雷和对方共归于尽，或拉着鬼子滚下山，或抱着鬼子的脚，方便战友杀敌。一个小时后，这股日军终于被全歼，特务连及警卫排没有一个不带伤的，能站着地不过三十来人。此次肉搏战我方损失六十多人。加上前面作战的伤亡，特务连伤亡过半。
李振中暗自神伤，这些牺牲的战友都是和他朝夕相处了不短的时间，前两天还和他有说有笑，今天就阴阳两隔。但他并不后悔，这股日军实在是太危险了。益子挺进队的覆灭，让山西日军失去了一双眼睛，使其不能精准定位八路军总部位置。
山西日军联系不到益子挺进队，下午派遣了飞机到挺进队最后发报位置武军寺来侦察，飞行员只看见硝烟弥漫的战场，挺进队踪迹皆无，日军判断其凶多吉少。
日军从5月15日开始对太岳根据地扫荡，从5月19日开始对太行山进行扫荡，扫荡兵力有日伪2.5万余人。从东、南、西、北四个方向出兵，对八路军总部与北方局所在地太行抗日根据地北部地区进行扫荡。
八路军总部在扫荡之前就得到内线情报，包括日军的“铁壁合围，捕捉奇袭”战术和“特别挺进队”的部署情况?。总部制定撤离计划，总部机关包含北方局、后勤部门等非战斗人员，行动迟缓，难以像战斗部队那样灵活分散转移?，耽误了时间。
5月23日夜，延安总部鉴于八路军总部在太行山有被合围的危险，冒险启用了刚得到没多久的b一25b轰炸机对太行山根据地周边的机场进行了轰炸，所用的航弹都是参照山东航弹图纸和样品紧急生产的。我空军轰炸了阴阳堡机场、武宿机场、正定机场、长治机场、邯郸机场。这是我军第一次大规模轰炸日军机场，取得了重大战果，炸毁各类飞机70多架，炸毁机场大量设施。
延安对日军机场的轰炸让日军第三飞行师团遭到重大损失，除了飞机损失外、飞行员也出现了大量伤亡。日军完全没有料到共党延安还有轰炸能力，第三飞行师团才刚从东南亚战场返回华北没多久，为支援日军扫荡太行山才调到太行山周边机场，为此事第三飞行师团遭到中国派遣军严厉斥责。
第三飞行师团算算航程，日军在运城、新乡等飞机场也在延安轰炸机的航程之内，日军立即加强了机场的防空，撤退了部分飞机到华北。