1938年3月初，八路軍115師主力在在晉西南活動時，師長林彪被友軍閻錫山的部隊開槍誤傷，隨即被送回延安治療。115師343旅旅長陳光被任命為代理師長，羅榮桓仍擔任政委，343旅686團團長李天佑任代旅長，團政委楊勇兼任代團長。
此前，侵華日軍20師團一部已經進逼至晉西黃河邊，占領黃河渡口軍渡、磧口，炮轟河對岸，108師團一部也向西進犯，企圖分兵渡河，嚴重威脅到陜甘寧邊區的安全。幹部調整後的115師主力按照毛主席之前的指示，在隰縣、午城、大寧一帶阻擊敵軍。
115師自從平型關大捷以來，從晉北轉戰至晉南，打了不少漂亮仗，如廣陽、兌九峪伏擊戰、川口遭遇戰等，頗有斬獲。戰鬥間隙，八路軍經常和友軍、當地群眾一起慶祝勝利。
1938年3月14日上午，八路軍343旅旅部、汾西遊擊支隊和當地老鄉們一起舉辦聯歡會。685團火線劇社在臨時搭建的戲台上表演歌舞，台下觀眾報以雷鳴般的掌聲和歡呼。
時任115師副政委、兼343旅政委的肖華回憶說，那個鎮子在戰爭年代很蕭條，當天有了點生氣。大家正高興，343旅突然接到師部偵查科來電，說一股日軍從臨汾出發，經蒲縣向西進犯，已經逼近隰縣午城鎮了，聯歡會只得匆匆散場。
343旅旅部駐地就在午城。午城位於臨汾、蒲縣通往隰縣、大寧的三岔路口，地理位置很重要。115師早有準備，師直屬警備連在午城以東警戒，當天中午，警備連和日軍先頭部隊五六百人交上了火。
警備連先發現敵人，搶占有利地形先 敵 開火，激戰兩小時，斃傷鬼子100余人。鬼子的後續部隊陸續到達，警備連且戰且退，又在午城西北高地牽制敵人許久，掩護機關人員轉移。直到當天下午2時許，約4000日軍占領了午城，分兵留守後繼續向西，當天傍晚又占領了大寧縣城。
鬼子占領了大寧就不動了，沒有去搶占黃河渡口馬鬥關，也沒再派兵追擊115師警備連。因為他們的補給還沒到，只能固守待援。
115師陳光、羅榮桓等首長早就考察過地形，認為午城一帶的地形和平型關有諸多相似之處，有利於我軍打伏擊戰。決定以午城為中心，大寧的羅曲，蒲縣的張莊、井溝為兩翼，分三段作戰。
按照115師的部署，343旅15日黃昏開始行動，各部隊向大寧以東的羅曲、午城、井溝一線集結，在公路兩側的溝裏或者山坡上設伏。
其中，旅部和686團主力在井溝以西，阻擊從蒲縣方向過來的敵軍；686團另一部三面合圍午城，尋機殲敵；685團在（團長楊得誌）大寧和午城之間擺開，阻止大寧的鬼子回援午城。
當時685團缺一個2營，被聶榮臻帶去晉察冀根據地了。據115師直屬工兵營營長王耀南回憶，2月下旬343旅打了川口遭遇戰，傷亡約600人，全旅兵力不足4500人，那麽午城之戰打響時，經過休整和補充，343旅應該也不到5000人。
而鬼子在大寧和午城就有4000人，大寧北邊的隰縣縣城也有鬼子駐紮，一打起來就會加入戰團，還有從蒲城方向過來的援兵。日軍20師團和108師團都是精銳，雖說八路軍343旅戰鬥力極強，可武器裝備差，獨自應付不了這麽多敵人。
於是陳光給閻錫山的晉綏軍發電報，請晉綏軍一部在隰縣附近佯動，牽制敵軍。佯動不是真打，晉綏軍表示，將全力配合八路軍殲敵。此外，汾西遊擊支隊也參與了這次戰鬥任務，一部份在井溝以西協助686團作戰，一部份在大寧以西佯動。
汾西遊擊隊大都是新兵，平均5個人才有一桿槍，還是獵槍或者鳥銃，大部份隊員用的都是長矛、大刀，還有不少唱戲用的道具兵器，只能觀賞，打不死人。
午城大戰就是在這樣的情況下打響的。
3月16日上午，駐午城的日軍派出一支200來人的 輜重 部隊，趕了100多匹騾馬，滿載軍需物資，去給大寧的守軍輸送給養。
當天午夜分時，這支鬼子部隊來到大寧縣羅曲村附近，埋伏在路兩邊溝裏的685團已經恭候多時了。團長楊得誌一聲令下，火力全開，一個小時就結束了戰鬥，200多鬼子被全殲，沒跑一個。騾馬和物資被685團笑納。
楊得誌向師裏匯報，他們繳獲的物資主要是餅乾和牛肉罐頭，看來大寧的鬼子口糧不多了。據王耀南回憶，鬼子的牛肉罐頭一個大的就有十幾斤，夠一個班的戰士吃了，小的也有兩三斤，戰士們大快朵頤。
115師首長和李天佑旅長判斷，鬼子吃了這個虧，必定還會從隰縣或者蒲城方向給大寧提供補給，加強防範，大寧的鬼子也會出城接應輜重部隊。
李旅長命令686團截擊鬼子的後續 輜重 部隊，向團長楊勇強調，絕不能讓鬼子的物資進入大寧，685團對付大寧出來的鬼子。各部隊調整了部署，17日淩晨準備完畢。
17日一早，蒲城方向來了60余輛日軍汽車，向大寧運送物資。鬼子車隊路過井溝以西時，進了686團的伏擊圈，第一輛汽車的輪胎被343旅工兵連放置的釘板紮穿了，鬼子兵下車換輪胎，後面的車跟上去，都被堵住了。686團團長楊勇這才下令開打。
這個鬼子車隊有幾輛運兵車，激戰中，100多名鬼子在輕重機槍的掩護下，沖開了686團的埋伏圈，十幾輛汽車也突圍而去，開進了鬼子據守的午城鎮，然後向大寧逃竄。沒跑多遠，這些鬼子又被685團劈頭蓋 腦 打了一頓，逃回了午城。
不過685團的戰鬥並不輕松，因為大寧方向也來了五六百鬼子兵，拖了兩門大炮，試圖接應他們的 輜重 部隊。685團團長楊得誌仍在羅曲村坐鎮指揮，鬼子發起幾次強攻，均被擊退。所以685團2有一陣子是腹背受敵，還好從午城竄過來的鬼子不多，685團都頂住了。
大寧到午城的路比較窄，鬼子出動兵力多也不容易擺開，還要提防前面提到的汾西遊擊隊。汾西遊擊隊雖然裝備奇差，但人數多，兩三千人在大寧城西邊放槍、鼓噪，做出攻城的架勢，牽制了鬼子。
井溝公路這邊，686團一鼓作氣將剩下的鬼子車隊全數殲滅，斃敵200余人，這一次繳獲的物資大都是毛毯、被褥和大米。
當天下午，115師首長來電詢問戰況，覺得343旅各部連日警戒、激戰，已經非常疲勞，對他們是否還能頂住蒲縣過來的敵人表示擔心。旅長李天佑表示，請首長放心，我部還可以再戰。而且686團團長楊勇因為鬼子車隊漏網了一部份，氣不過，堅決要求由686團獨力打下午城鎮。
午城鎮像一枚釘子楔在八路軍作戰區域，能拔掉當然好。但這個鎮子有圍墻和簡單的工事，加上漏網逃進去的鬼子，守敵尚有200余人，強攻的話很難打。115師首長和李旅長研究決定，讓685團一部配合686團，趁夜突襲，一舉拿下午城。
師長陳光不放心，親自到343旅指揮所坐鎮，再次聯絡晉綏軍，請他們牽制住隰縣的鬼子。而楊勇認為，午城之敵已經是驚弓之鳥，拿下它是小菜一碟。
17日深夜，作戰部隊各就各位。685團兩個連悄悄摸到午城東北方，主力仍負責阻擊大寧的鬼子援兵；686團3營在午城西北方潛伏。然後686團3營營長何中偉帶領一個尖刀班，化裝成鬼子混進了午城鎮，出其不意動手，裏應外合，各部隊迅速突入，天不亮就占領了午城各處據點。
不出楊勇所料，午城的鬼子無心戀戰，所以拿下午城沒費多大力氣。不過各種檔案資料對戰果的記錄有出入。
如343旅政委肖華的戰地日記裏說，攻占午城時，「把街上敵人全部肅清了」，繳獲72輛汽車、3000袋大米等物資，沒有提到殲敵人數；王耀南回憶錄裏也說，「敵人汽車一輛沒跑，只跑了幾十個兵」，這樣算來，夜襲午城殲敵人數應該上百。
而115師戰史檔案的記載是，「斃敵50余人，其余日軍乘夜突圍逃竄」，這裏還是以戰史為準吧，午城的鬼子應該大部份都跑了。
八路軍打午城鎮的時候，臨汾的日軍援兵正在趕來。18日早上，一架日軍偵察機在午城、大寧一帶轉了幾圈。當天下午，日軍108師團步騎兵800多人和一個炮兵中隊，總共1000余人，在幾架飛機的掩護下 經 蒲縣進犯午城。
所幸隰縣的守敵被晉綏軍看住了，無法分兵向南。不然局面就更復雜了。
蒲縣方向來的鬼子到了井溝一帶，就向路兩邊的山坡和溝裏打了幾炮，實施火力偵察。686團和汾西遊擊支隊埋伏在井溝至張莊兩公裏多長的戰線上，在楊勇的指揮下很沈得住氣，等敵人完全進入埋伏圈，全線出擊。
鬼子倉促應戰，但反應很快，一部份迅速攻占張莊以南的山坡，大部份鬼子竄入井溝和張莊村固守。張莊南的山坡上本來是汾西遊擊支隊的陣地，可他們的長矛大刀如何抵擋鬼子的槍炮，一個回合陣地就失守了。
這邊打起來的同時，大寧縣城也湧出來千余鬼子，猛攻685團的陣地，急於和援兵匯合。李旅長問楊得誌團長是否能頂住，楊得誌說沒問題。雙方都拼了命，685團憑借有利地形牢牢控制著公路，鬼子寸步難行。
686團這邊，李旅長親臨一線，命令團主力分割包圍井溝和張莊村之敵。另一部和遊擊隊圍攻張莊南高地上的鬼子。井溝和張莊都沒幾間房子，大都是窯洞，八路軍一下來，鬼子只能躲進山坡下的窯洞裏頑抗。
日軍6架飛機來了兩次，向343旅陣地輪番轟炸、掃射，被圍的3股鬼子在炮火掩護下拼命反撲，張莊以南高地上的鬼子突圍了，逃回了蒲城。但井溝和張莊之敵還是被壓制在窯洞裏出不來。
這時，685團報告，已經把大寧出來的鬼子趕回去了。為了殲滅井溝一帶的鬼子，陳光師長命令685團一部火速增援686團，把師警備營也調來了。
戰鬥進行到傍晚，井溝和張莊的鬼子急眼了，在飛機的掩護下，不顧一切往外沖，重點進攻遊擊隊的陣地，試圖撕開一個缺口。遊擊隊沒彈藥了，686團顧不上支援他們，遊擊隊隊長下令，就算用牙咬也不準放跑一個鬼子。
於是遊擊隊居高臨下向鬼子發起反 沖鋒 ，殺聲震天，手持長矛大刀，七八個人對付一個鬼子。據王耀南回憶，遊擊隊裏不乏武術好手，肉搏戰一點也不含糊，鬼子丟下一堆屍體，又被趕回了窯洞。
打到夜幕降臨，形勢就有利於八路軍了。343旅各部、115師警備營組成戰鬥小組，逐個清剿窯洞裏的鬼子，激戰至19日拂曉，鬼子只有100余人逃竄，其余全部被殲。八路軍打著火把，燒起了火堆，在兩公裏長的戰線上清理戰利品，一直忙到天亮才搬完東西，然後迅速撤走。
從3月14日開始，圍繞午城鎮的幾場戰鬥，八路軍共殲敵1200余人，繳獲大量武器裝備和物資，還有4門山炮，115師傷亡500余人。
戰後，孤立無援的大寧 日軍 被迫東撤。午城大戰的意義很重要，挫敗了日軍西渡黃河的企圖，極大鼓舞了抗戰軍民的士氣。有人認為，其意義不亞於平型關大捷，而且戰鬥難度高於前者。這場勝利離不開晉綏軍的配合，八路軍向他們表示了感謝。
相關回憶錄對午城之戰的側重點不同，據685團原副政委吳法憲回憶，打下午城後，他們無意中發現了一批閻錫山部隊埋藏的軍火，大都是步槍和彈藥；部隊回大寧地區休整時，發現一個村子的窯洞裏堆了滿滿的鴉片煙，卻沒人拿。
原來，那些鴉片煙也是閻錫山的，負責看管的人化裝成村民，就住在村裏。鴉片煙很值錢，但115師首長下令，「對閻錫山在山西的東西，一點也不能動！」
115師主力短暫休整後，又向汾陽、太原方向挺進，開辟敵後根據地。
