1947年7月间，解放军由自卫转入战略进攻，蒋军则由进攻转入战略。晋察冀军区司令员聂荣臻决定将战争引向敌占区，乘敌人空虚，以迅雷不及掩耳之势，进击正太铁路线。他说：
“目的有三：一是把晋察冀军区与晋冀鲁豫军区连成一片；二是孤立石家庄、太原之敌，便于尔后夺取，使之形成陆上孤岛；三是诱石家庄之敌主力出援井陉，以在野战中歼灭，顺势夺取石家庄。”
第3纵队接到命令后，司令员杨成武认为，敌人在正太线的兵力部署是一字形长蛇阵，蛇头在井陉、获鹿，蛇腹在娘子关、阳泉，蛇尾在黄丹沟。于是，将作战方案定为：对敌连砍“三刀”，先用主力斩敌之“蛇头”(井陉、 获鹿)，然后将主力在敌人的“蛇腹”(娘子关、阳泉)腰上砍一刀，同时在黄丹沟再砍一刀，使敌人只有死守而无出击的能力，只能垂死挣扎在正太全线上。
参谋长陶汉章说：“‘蛇头’距石家庄近，若砍它，它不能见死不救，我们用部分兵力先出援井陉，打井陉点时将它隐蔽在以南山地，张网以待。敌人来则打，不来准备‘取点打援’。”
"井陉、 获鹿打下后，我们将打援之主力迅速西进夺取娘子关、测石驿、阳泉、平定。”四野杨成武说，“同时由兄弟第4纵队先将黄丹沟斩断，一则防止看点敌人西窜逃命，三是阻止阎锡山东援正太线，以达到本战役的3个目的。”
这一次参战，晋察冀军区有三纵、四纵、二纵参加。各纵调动时，严格封锁消息，隐蔽行动，半个月的行军，敌人竟毫未发觉，各部队到达了指定地点即进入战斗。杨成武下令具有山地作战经验的第9旅先砍“蛇头”。
24日，第9旅旅长陈仿仁电话报告：他们以出敌不意之动作，迅速抢占了井陉，全歼敌1000余人。陶汉章说：“这是要害的第一刀，成了！井陉被攻克之后，获鹿之敌龟缩那里，亦是指日可以拿下。”
这时，打援部队也进入战斗地区，可是敌人毫无动静。25日，敌人仍无动静。杨成武估计，石家庄之敌不敢出援，应当迅速西进。参谋长陶汉章立即用电报指挥部队迅速按计划西进。26日，前线电话报告，已到达娘子关南侧， 因道路十分难走，被迫绕路向西。27 日晨，第8旅、第7旅相继到娘子关西南侧，但用望远镜观察，发现娘子关敌人毫无动静，娘子关上工事也很少。”
杨成武说：“令人纳闷啊。敌人长期驻守娘子关，为何不加筑工事？”
9旅旅长陈仿仁发现的情况也是这样。
三纵参谋长陶汉章说：“越是发现不合理现象，越要仔细侦察，不要盲动，更不可强攻。”
于是，陈仿仁派侦察参谋去娘子关侦察，并派一个精干步兵连(配备自动步枪，并带一门75无后坐力炮)沿城墙搜索前进，在通近敌人300米时，敌人先开火了，漆黑的夜晚被一道道火光划破，火力非常猛烈。这下弄清楚了：原来敌人在城墙下上部构筑了成排的掩体，并在城墙上挖了射击孔，共有3层，如蜂巢重叠，还有铁丝网，工事前还密布了地雷、滑雷、滚雷、挂雷，下层有地道，通到铁路桥下，完全是一座完整而又坚固的要塞。
杨成武说：“事实证明没有强攻是正确的，若要强攻势必带来巨大伤亡。”
于是，陶汉章对陈仿仁说：“要尽可能减少第一梯队兵力，加强火器，可以集中20具火焰喷火器到一线，万一进不了内部， 就用喷火器烧死敌人，但不可急，应逐点攻击，稳扎稳打。”
随即，9旅利用陡峭的地形，将山上干柴大捆大捆滚到娘子关敌工事之上，然后用喷火器点火燃烧。敌人万万没想到这一着。大约过了一个多小时，密集的枪声逐渐稀疏。9旅夺取了敌工事。
但是，敌人并不甘心失败，又组织反扑。陈仿仁立即派出两个团合攻娘子关，经激战之后，将敌人反扑击溃，夺取了娘子关要点。
此时，其他部队进入了敌深层地道，经过半天时间的政治攻势，800多名敌人举手投降，娘子关宣告解放！
“至此，蛇腹已被砍断。”陶汉章说，“这第二刀之后，正太铁路线已全部瘫痪。”
正在此时，杨成武接到四纵来电告知：阎锡山派大军增援，前列是装甲车开路，后面有9列火车，地面公路上有很多载重汽车跟进，已经越过黄丹沟，逐渐靠近平定、阳泉。这一情况也引起了军区司令员聂荣臻的特别重视，他说：“认为这是阎老西送上门来的礼物，应当全部收下！”
杨成武说：“原准备打石家庄援军，敌人不敢出来，现在阎锡山居然斗胆增援，可谓失掉一兔，捡得一鹿。打！”
陶汉章于是下令8旅：“不能让敌人靠近阳泉，压迫敌人在大山沟里歼灭。”
三纵8 旅立即将测石驿以西铁路炸断。
四纵也把黄丹沟以东的铁路炸断了。然后，三纵抢占铁路南侧沿线高地，四纵抢占铁路北侧沿线高地，对阎军形成夹击之势。阎军被赶在一块狭小地区之内，成为了瓮中之鳖。他们一发现处境不妙，立即妄图突围向太原逃窜。当晚，他们趁着黑夜，从草帽山以南向太原榆次方向移动。这时，聂荣臻说：“不等了，向被包围的敌人发起总攻。”
结果，才战斗两小时，就把敌人全部歼灭了。陶汉章说：“这第三刀是在敌人夹着尾巴逃窜中砍断的。”
这次战役，晋察冀军区共歼敌4.5万余人，缴获装甲车4辆，炮4门，机枪120挺，步枪9万支，各式弹约2000余万发，物资无法计算。解放军还解放了七座县城，三个煤矿，控制了正太铁路180多公里，使晋察冀与晋冀鲁豫两大解放区连成一片。石家庄、太原城变成了陆上孤岛。
于是，正太战役全部结束，聂荣臻说：“三个战略目标全部实现。”
陈冠任著、中共党史出版社出版的《中国人民解放军十大元帅：解放军十大统帅鲜为人知的历史》一书记述了此事。该书为该社的年度畅销书，曾经名列中国军事畅销书热卖榜第一名（如图）。