打垮守備南關貨場的僞軍之後，按照李子元事先的部署，長治獨立營立即從南關向長治城內發展。當然他們的動作只是虛張聲勢，分散長治城內日僞軍的注意力，給還未打響的北關戰場製造條件。並掩護動員的少量羣衆，想辦法運出去一批糧食。
在臨出發之前，李子元再三叮囑他們，架勢絕對要拉足，但絕對不能真的攻進城去。長治獨立營長在這方面是一個老油條，李子元雖說叮囑的有些囉嗦，但在把握尺度上還是很有信心的。
他之所以在部署的時候囉嗦一些，是因爲畢竟不是自己的部隊。兩支部隊在整體上，還是很陌生的。幾天的配合下來，雖說不像是原來那樣全不熟悉，但依舊沒有達到李子元想要的地步。在作戰的配合默契度上，他擔心出現一些問題。
而且長治獨立營是四分區的部隊，兩支部隊連建制都不在一起。是四分區插在長治日僞軍胸口上的一把尖刀，也一向都是四分區的拳頭部隊。要是把人家搞捲了刃，對兄弟部隊也有些不好交待。
不過李子元的擔心，至少在眼下多少有些多餘。這位長治獨立營的營長，常年在敵強我弱的環境下堅持，這方面早就鍛鍊的如火純青了，在楔入點和戰局的把握上非常的準確。要是沒有這點把握，在整個晉東南日佔區核心活動的他們，早就被日軍消滅掉了。
長治獨立營首先打響，驚動了整個長治城內的日僞軍。指揮守城的日軍一個大隊長，馬上調集長治城內所有能夠調動的留守兵力，在猛烈的炮火掩護之下對南關方向展開逆襲，其投入兵力之多、攻勢之猛，讓南關方向的長治獨立營頃刻之間便承受了巨大的壓力。
與前兩次被偷襲時城內日僞軍，反應略顯遲鈍相比。此次長治城內的日軍，反應的速度可謂相當的快。這邊長治獨立營，還沒有完全解決南關貨場的戰鬥，那邊城內的日僞軍已經作出反應。南關這邊的槍聲還沒有完全落幕，城內的日僞軍便已經殺了出來。
面對城內日僞軍的反撲，長治獨立營按照部署，就地沿着南關貨場展開，與反擊的日僞軍激烈的拼殺起來。這位長治獨立營營長經驗極其豐富，戰場的把握能力也相當不錯，戰場的組織能力也很強。
既然李子元給他佈置的任務，是纏住反撲的日僞軍。他就沒有與反撲的日僞軍，在正面死打硬拼。而是採取了後撤、反擊，交替進行的作戰方式。充分發揮了自己近戰、夜戰的優勢，與長治城內反撲的日僞軍，在南關貨場沿線展開拉鋸戰。
日僞軍反擊，他就採取節節後撤的辦法，擺出一副見勢不妙準備撤離的態勢。等到日僞軍感覺自己將八路，已經趕出南關貨場想要收攏的時候。他又集中兵力，專門打與日軍配合的僞軍。
他的這個多少有些顯得無賴的戰術，讓當面的日軍像粘上了一張扯也扯不下來，趕也趕不走狗皮膏藥一樣。想要集中兵力、火力消滅這股土八路，人家卻壓根不跟你死打硬拼，就像驢拉磨一樣拉着你團團轉。
想要包抄、合圍這股土八路，但他們卻總能先行一步。您的合圍剛要建立起來，他們就擺出一副開溜的架勢。等你轉身的時候，他又不斷的組織小股部隊，在你屁股上摸一把。搞的你是打也打不得，趕也趕不走。
遲遲解決不了當面這股很是狡猾的土八路，讓負責指揮的日軍指揮官有些急迫。師團部就在城內，自己的這場戰鬥師團長就在身後看着。如果遲遲無法解決戰鬥，這讓自己在師團長面前如何交待？
被長治獨立營有些無賴的戰術，搞的頭大如鬥外加暴跳如雷的日軍指揮官。此時也顧不得上級不許離開城關，只要拖住這股八路等待機動部隊回援便可的命令了。在又一次被長治獨立營打了一個偷襲後，集中兵力不管不顧的追了下去。
結果這一追擊，自己就離開長治城越來越遠。當這位一心想要將當面的土八，徹底消滅的日軍大隊長一口氣追出十多裡的時候。在他的屁股後邊，也就是長治城北面的子午門車站方向，突然間響起了密集的槍炮聲。
而且隨着時間的推移，槍炮聲不僅沒有平息，甚至還逐步向長治城內轉移。北關方向響起的槍炮聲，讓這位一心要在師團長面前表現一下的大隊長，一下子就被打愣了。馬上就明白，自己中了當面八路調虎離山的詭計了。
只是等到他反應過來，想要從追兵之中抽調兵力回援北關，卻發現自己眼下已經被當面，又一次像是八抓魚一樣纏過來的土八路，給死死糾纏住根本就脫不開身。而那邊的機動部隊，也遲遲沒有靠過來。
而此刻他的手中，集中了除了師團部警衛部隊，以及城內一些要害部門的警衛部隊之外，幾乎長治城內所有的機動兵力。他被纏在了長治東南方向，在城北發起攻擊的李子元，就可以完全放開了手腳去打。
李子元的攻擊行動，是在南關貨場那邊槍聲開始轉移的時候才正式發起的。之前李子元只是利用整個長治城日僞軍的注意力，又一次被南關貨場方向吸引過去的機會。採取了多路小規模的滲透，將戰線一點點的逐步向南推。
一直到他的主攻連，已經摸到了子午門車站的外圍，他才正式下令發起了攻擊。親自指揮子午門戰場的李子元，指揮部隊在那門山炮的掩護之下，同時對子午門車站與北關發起攻擊。並利用劉連明上繳的一百多公斤肥田粉改成的炸藥，將長治城門給炸了開。
李子元手中缺乏合格的工兵，但長治獨立營可是有幾個抗戰前，在礦山工作的幾乎是專業工兵出身的戰士。在臨出發之前李子元專門將這幾個戰士，從長治獨立營給要了過來，作爲專業爆破手使用。
在李子元看來，讓這幾個戰士去當步兵，實在是有些太屈才和浪費了。而拿了李子元不少好處，很是有些吃人嘴軟的長治獨立營長，也絲毫沒有猶豫地很痛快的放了人。李子元用這幾個人組成了一個工兵班，將手中的炸藥都給了他們。
這幾個戰士到底是玩炸藥的行家出身，在關鍵的時候起到了相當關鍵的作用。儘管使用這些肥田粉作爲炸藥，威力與制式軍用炸藥相比威力還是有些弱，而且李子元手中也缺乏導火索和雷管。
但這幾個戰士卻用手榴彈，作爲發火裝置改裝了十幾個炸藥包。在李子元手中輕重機槍和迫擊炮掩護下的一個連，打垮了北門眼下不多的守備力量後，在攻擊發起第一時間就將北城門炸上了天。
城門被炸飛，也就意味着攻擊路線已經打開，原來就有意思想要攻進長治城的李子元，再無半點的猶豫。立即指揮部隊，利用北關守軍大部分被調往南關的機會，對長治城發起了進攻。
在突入長治城內後，李子元對三十六師團部方向發起了佯攻。但向三十六師團部的攻擊，只不過是李子元的虛張聲勢。李子元真正的攻擊重點，卻是位於長治城北街火神廟位置的彈藥庫。
並沒有趁虛直接進攻三十六師團部，李子元考慮的很清楚。打掉三十六師團部，幹掉一個日軍中將，對於他來說雖說相當有誘惑力。可這個誘惑雖說很大，卻並沒有讓李子元給衝昏頭腦。
根據劉連明的彙報來看，眼下的三十六師團部周邊，卻不僅有加強了四挺重機槍，兩門九二步兵炮的一個加強中隊擔任防禦。而且在自己前兩次偷襲長治城之後，日軍沿着三十六師團部周圍，緊急修建了大量的工事，並架設了通電的鐵絲網。
這種情況之下強攻，對於自己來說可能付出的傷亡太大不說，也很容易被日軍給黏住。一旦增援的日軍趕到奪回北關，那樣自己就成了甕中捉鱉的那支那啥了。所以李子元只是對着三十六師團部打了幾炮後，便將目標直指日軍位於火神廟的彈藥庫。
李子元將目標鎖定在日僞軍彈藥庫，還是有些自身的原因。繳獲的那點炮彈，經過幾次戰鬥消耗，眼下已經所剩無幾。在不補充連一場小規模的戰鬥，也都很難維持。既然眼下已經攻進長治城，那麼出於鬼子有啥咱就有啥的思路，從日軍彈藥庫搞點炮彈還是沒有問題的。
在抵達火神廟日軍彈藥庫後，李子元直接下令發起攻擊。對固守據點試圖頑抗的日軍，知道留給自己可用時間不多的李子元，直接下令用那門山炮，已經剩餘不多的炮彈開炮直接瞄準射擊。
李子元打算的很清楚，要是能用炮彈解決掉守軍，怎麼說也比強攻可以減少傷亡、節約時間。即便那發炮彈打偏了落到彈藥庫內，將彈藥庫直接給引爆，大不了自己就算是白來一趟。
不管能不能拿到彈藥，但也絕對不給你們留下就是了。眼下爭取在最短的時間之內，解決彈藥庫的守軍，不在他們身上浪費時間纔是最關鍵的問題。至於彈藥的問題，那就得看周同的技術水平了。
固守火神廟彈藥庫，原來準備依託既有工事抵抗的日軍。壓根就沒有想到這股八路，居然敢在彈藥庫外直接開炮。還試圖固守兩座碉堡以頑抗的一個小隊日軍，被這門山炮兩炮下去炸的死傷慘重。七十五毫米山炮的平射，對這種非永久性工事的威脅還是相當大的。
兩個碉堡全部被炸燬後，僅存不多的殘存日軍再也無力固守火神廟彈藥庫。殘存的十幾個日軍，只能退守彈藥庫內的一個屋子內抵抗。試圖以兩挺輕機槍，以及步槍火力封鎖八路進入彈藥庫的通道。