当天，上述铁路均遭破坏，其中正太路最为严重，几近瘫痪。

而第120师，在发起进攻后，破袭了同蒲路北段和晋西北地区的一些主要公路，攻克了宁武以北的阳方口等车站和静乐县以东的康家会、以南的丰润村。破坏了同蒲路的北段和忻县向西至静乐、汾阳向西至离石等各处公路。

是役，120师击毙击伤日、伪军共800多人，战绩辉煌。

此外，晋察冀军区主力于战役开始后，即向石家庄以西至娘子关的正太路东段，发动进攻，歼灭了蔡庄、地都、北峪、南峪等据点中的敌军，收复了这些地区；在对铁路、桥梁进行大破坏的同时，攻进了并陉煤矿区，俘虏了日籍工程技术人员，破坏了采矿设备。

而第129师，从战役开始后即对娘子关以西直至榆次铁路沿线的敌据点展开攻击，同时破坏桥梁和铁路。

攻至阳泉市郊的部队，占领了狮垴山，并打退了敌独立混成第4旅团直属的炮兵、工兵、辎重兵及其独立步兵第15大队1部连续数天的反扑，掩护阳泉以东、以西的部队，在铁路沿线进行破袭。

当时在阳泉的日本侨民约为500人，他们有些以为这次已无活的希望，因而不少穿上好衣服等死。

此时在阳泉市内的敌独立混成第4旅团长片山省太郎中将，他和外界的交通、有线通讯已被隔断，大部分据点的战况以及部队是否还存在，也无从知道，情况非常的危急。

而设在太原的筱塚义男的第1军司令部，对八路军这次大规模进攻，事先毫无所知。

防守在铁路沿线的日军各部队，因情况严重而突然，慌乱中全都忘记了向上报告。

直到8月21日晨该军司令部的通讯科，从电话的旁听中，才知道正太铁路正在遭到八路军的全面破袭。

随之，第1军参谋长田中隆吉，令去年刚从陆军大学毕业、现任军司令部作战补佐参谋、28岁的朝枝繁春大尉，于21日下午先乘侦察机，对正太铁路进行了一次空中侦察。

第1军根据当天空中侦察的情况，召开了司令部的参谋会议，确定令所属部队加强现地防守、搜集情报、准备反击。

会后，第1军派司令部负责后勤的参谋泉莱三郎中佐、作战补佐参谋朝枝繁春大尉，率临时由军司令部卫兵等组成约40人的混合小队去阳泉，实地了解独立混成第4旅团的情况。

泉莱、朝枝这支小部队，乘火车到达榆次后，改为步行，经沿途3天的多次小战斗，而到达了寿阳，以后由独立混成第4旅团沿途部队护送，通过被拆毁的铁路、炸断的桥梁、被摧毁的据点、烧毁的车站以及沿途山上八路军的了望哨，又经4天才到达阳泉。

八路军以主力沿正太路进行重点破袭成功后，对有些要点并未久驻，而随即撤出。