12月7日，經過2天2夜的急行軍，蒙冀抗日支隊一路南下，終於到達了山西省最北邊的天鎮縣。
韓雲華對根據地的安全到是很放心，他知道察哈爾派遣兵團雖然戰鬥力強悍，但人數卻比較少，在摸不清大青山根據地虛實的情況下，很難再有大的動作，再加上要配合華北派遣軍司令部的八路圍攻作戰計劃，就算東條英機再怎麼惱怒，但短時間內他也得忍着。
韓雲華猜得一點也沒錯，12月6日駐守集寧的步兵第30聯隊聯隊長豬鹿倉徹郎大佐才收到山本聯隊全軍覆沒、整個加強大隊無一生還、興和縣再一次被八路軍攻破的消息。又驚又怒的豬鹿倉徹郎大佐在請示第十五混成旅團旅團長筱原誠一郎少將後，帶了兩個大隊的兵力趕到興和縣，準備爲山本志郎以及整個山本大隊報仇雪恨，可惜剛到興和縣，武田太郎卻收到了旅團長筱原誠一郎少將的撤兵命令。
駐守天鎮縣的是察哈爾派遣兵團第十五混成旅團步兵第16聯隊聯武田大隊，這個第十五混成旅團和韓雲華可以說是老對手了，韓雲華兩次出手都是拿這個第十五混成旅團開的刀，沒想到在這裡又碰到了，可謂是冤家路窄啊！
經過偵查，韓雲華得知天鎮縣現在只有一箇中隊的守軍，其他的日軍都南下參加寺內壽一的八路圍剿了，現在正在蔚縣和八路軍轉山溝了，因此現在的天鎮縣可謂空虛之極。
要知道，天鎮縣作爲軍事重鎮大同的東北門戶以及聯通河北宣化的交通樞紐，戰略地位很重要，遠非興和那樣的小縣城所能比的，平時天鎮縣都是有一個大隊的守軍。
通過分析，韓雲華預計假如天鎮縣受到攻擊後，蔚縣的日軍回援的可能性不大，反而是大同的日軍很有可能出兵支援天鎮。因此韓雲華決定將這次行動的主要打擊目標定在大同方面的日軍。
12月8日夜，由蒙冀抗日支隊一營率先開始攻擊天鎮縣爲帷幕，震驚中外的大同殲滅戰正式開始了。
李大勇率領一營470多人以及炮排70多人對天鎮縣展開了猛烈攻擊，爲了給守城日軍造成八路軍主力在打天鎮的假象，韓雲華將手裡爲數不多的迫擊炮以及僅帶來的2門山炮都調給了一營，爲了加強各營的火力，臨行前韓雲華又爲每個營增添了一部分重武器。
一營原本就是蒙冀抗日支隊起家的老底子，是韓雲華手中戰鬥力最強的隊伍，所以戰鬥一開始，守城的日軍就感到了極大地壓力。短短一個小時，守城的日軍便傷亡過半，一營150多挺輕重機槍、十幾具擲彈筒、十多門迫擊炮、2門山炮給日軍造成的心理壓力更是巨大，守城的日軍中隊長看到部隊已經傷亡過半，一個完整的中隊現在只剩下60多人了，無奈之下只好向關東軍察哈爾派遣軍司令部求援，同時又將城裡的漢奸僞軍220多人拉上城頭，並且將城裡的日本僑民武裝起來協同守城的士兵一起守城。
關東軍察哈爾派遣軍司令部，東條英機收到天鎮縣守軍的求援電文後，立即召開緊急軍事會議，商議救援計劃。“八嘎，誰能告訴我，這支支那軍是從什麼地方冒出來的。”
察哈爾派遣軍副參謀長黑田少將接口道：“閣下，我的認爲，這支支那軍可能是支那部隊中的中央軍或者是晉綏軍，因爲據我天鎮守軍的作戰指導（求援報告）中提到，攻城部隊有爲數衆多的自動火力以及大量的火炮，甚至還有野戰山炮。這顯然不是一般部隊所能裝備得起，短短一個小時，守城的關東軍精銳就死傷過半，支那八路軍顯然沒這個能力，況且八路軍現在被寺內閣下打的應接不暇，更本無力發動這樣大規模戰役。因此，我的認爲，這應該是中央軍的一個整編團或者是晉綏軍的一個整編旅。”
東條英機想了想說道：“黑田君說得有理，那我們現在又該如何應對呢？”
“司令官閣下，我們靠近天鎮縣的大部分部隊都再配合寺內司令官閣下對八路軍的圍剿，暫時無力回援，現在能夠救援天鎮的只有駐守大同的第五師團了，況且第五師團是帝國爲數不多的配有戰車大隊的部隊，而且第五師團還配有８個騎兵中隊、１００多輛汽車的運輸大隊，最重要的是大同距天鎮比任何方面有救援能力的部隊都要近，卡車只需要兩個小時就能趕到、騎兵最多三個小時也能趕到。”黑田參謀長恭敬的說道。
“嗯，給寺內壽一司令官發電，讓他命令第五師團出兵救援天鎮縣。”
“嘿！”
日軍的效率還是很高的，尤其是像這樣的緊急軍情。短短十幾分鍾大同守軍便收到救援天鎮的命令，大同守軍步兵第11聯隊聯隊長長野佑一郎大佐立即命令清水重中佐率領大同城裡僅有的５個騎兵中隊立即馳援天鎮縣，而他自己則率領兩個加強大隊一個戰車中隊隨後就到。
清水重中佐率領５箇中隊共６５０多人的騎兵沿巨樂、王官鎮、陽高、三十里鋪向天鎮馳援而來。
清水重中佐剛過巨樂，韓雲華便收到前方偵查兵用電臺發回來的電報，因爲時間有限，所以韓雲華只在陽高縣以西、大同以東的必經之路旁安置了幾個移動電臺偵查哨。
收到消息後，韓雲華決定設伏全殲這支騎兵，大同到天鎮縣一路上多盤山路、多山溝，打埋伏的好地方多得是。
李大勇那邊打得火熱，韓雲華這邊也不清閒，以騎兵的速度，大同的援兵最多三個半小時就能到達，而韓雲華等人全是步兵，趕到設伏的地點也得一個半小時，所以留給韓雲華的時間不是很多。
晚上11點二十多分，鬼子騎兵的先頭部隊終於出現在韓雲華等人的視線中，韓雲華示意戰士們安靜，準備戰鬥。此時、政委沈玉泉臉色陰沉的爬過來說道：“雲華，情況有變。偵查排剛剛發來消息，日軍大約兩個大隊的援兵，配有100多兩大卡車、10多輛裝甲車已經過了巨樂，一個小時便能趕到這裡，怎麼辦？打還是不打？”
韓雲華看了看即將走進埋伏圈的日軍，咬了咬牙說道：“打，現在就算撤退也得冒極大的風險，日軍大部分是騎兵，我們是步兵，是跑不過日軍的追擊的，既然如此，那就只能全殲這支騎兵了。”
“如果我們不能在半個小時內解決戰鬥，那我們的處境就危險了，要知道兩個大隊的鬼子還配有戰車，那可是有將近2500多鬼子，而我們現在只有1300多人，敵我兵力對比達到了1：2，這仗基本上有敗無勝。”沈玉泉低聲說道。
韓雲華眯着眼說道：“沒事，半個小時解決這對騎兵足夠了，我們2個營3個連一共有660多挺輕重機槍，全殲這些目標巨大的騎兵有十幾分鍾完全足夠了，我不但要打掉這支騎兵，後面那兩個大隊的鬼子也跑不了。這筆買賣幹了！”
沈玉泉吃驚的看着韓雲華，隨即怒聲問道：“你瘋了，這可不是土匪、軍閥，也不是一般的鬼子守備部隊，這可是日軍號稱王牌的精銳第五師團，你這是那戰士們的生命當兒戲，我不同意你這麼做。”
“老沈，我不是信口開河，日軍的一個師團裝備的輕機槍290挺、重機槍爲100挺，野炮、山炮、榴彈炮爲104門，現在日軍急切要救援天鎮的守軍，所以火炮基本上不可能攜帶多少，而兩個大隊的日軍最多攜帶160挺強重機槍，遠遠比不上我軍的660多挺，而且我打算在前方一公里處在此設伏，到時候我們佔據了有利地形，居高臨下，鬼子的坦克也就起不了什麼作用了，到那時就是在拼誰的自動火力強，所以說我們的贏面還是很大的，聽我的沒錯！”韓雲華快聲說道。
“可是….可是….”沈玉泉還想爭辯幾句，結果卻被韓雲華強硬地給打斷了：“老沈，別可是了，現在戰與不戰危險都同樣大，那還不如拼死一搏呢，別說了，鬼子的騎兵已經進了埋伏圈，準備戰鬥吧！”
八路軍這邊已經將所有的制高點全部搶佔，山溝兩側也早已佈滿了戰士，韓雲華也算夠狠的，放過了大約一個小隊的先頭部隊，專等打日軍騎兵大部隊。
要說這第五師團確實不是蓋滴，這一路馳來，雖然山間公
路，崎嶇難行，但日軍騎兵的隊形保持的還很好，看上去整齊流暢，很是威武。現在日軍只想要快速通過這段山路，趕到天鎮縣，用自己的武士刀徹底摧毀支那軍人的抵抗意志，讓卑鄙的、不懂得公平決鬥武士精神的支那人在馬蹄下戰慄，領略一下什麼是菊與刀的風采。
當所有的日軍騎兵都走進了埋伏圈後，韓雲華開火的命令下達了。於是，山坡上、山坡兩邊、山溝底，冒出了一排排灰色的身影，輕重機槍、手榴彈一起向侵略者打去，一蓬蓬的血霧飛迸四濺，一具具屍體被高高拋起再狠狠地摔落在地。
清水重大佐在哭泣！日軍騎兵部隊在哭泣！
660多挺輕重機槍一同開火，660多條火舌頓時將鬼子騎兵部隊撕得四分五裂，鬼子的騎兵們連戰馬都已經控制不住了，短短几分鐘，鬼子的騎兵便死傷狼藉。
這時，韓雲華下令吹響了衝鋒號。一時間，漫山遍野的灰色人影向山溝底衝去，一水是輕機槍開道，所有擋在面前敢於反抗的日軍全部被達成了篩子。