聂荣臻得到阿部规秀部队进入伏击地点的情报后，立即命令贺龙的第一二〇师特务团赶赴黄土岭，同时命令第一军分区二十五团也赶赴黄土岭，统归杨成武指挥。同时命令第一军分区二十团、三十四团以及第五军分区二十六团牵制易县、满城和徐水方向的日军。黄土岭是太行山北部群山中的一座岬口，四周都是大谷深沟。七日清晨，大雨停歇，湿雾弥漫。
日军还在继续东进，因为知道这样的地势往往是八路军的战场，因此其先头部队携带着轻重机枪，总是先行站稳路边的小髙地，然后再让大部队跟进。直到下午三时，日军的全部人马才通过黄土岭，进入峡谷中的小路。浓雾已经消散，阳光照进峡谷，八路军的攻击猛烈地开始了。峡谷两边的悬崖上都是八路军的枪口，一百多挺机枪一起朝沟里打，日军的三个大队拥挤在仅百余公尺宽的山沟里无法展开，造成了密集的人员伤亡。
战斗进行到下午四时，日军掉头企图从黄土岭突围逃回涞源县城，但遭到八路军第一军分区三团和第一二〇师特务团的顽强阻击。黄土岭东面有一个名叫教场的村子，阿部规秀将他的指挥部移至教场村的一座农家院里。他认为，自己的部队被牵制在这里，而八路军更大的部队将包抄他的后路。被这一不祥的预感所驱使，阿部规秀决定立即撤出战斗。
