1937年9月，八路軍一二〇師奉命來到晉西北開辟抗日根據地。到1940年初，晉西北完全成為八路軍的活動區域。

　　日軍對此十分驚恐，于1940年6月上旬派兵相繼侵入靜樂、方山、臨縣、岢嵐、河曲、保德等地，企圖對八路軍一二〇師實施“掃蕩”。針對敵人的進犯，一二〇師首長制定了“在戰役初期以游擊戰爭消耗敵人，待戰役末期集中兵力殲其一路”作戰方針。

　　6月28日，3000多名日軍分4路進犯興縣，企圖將駐扎在此的中共晉西北抗日根據地黨政機關及八路軍主力一網打盡。但在敵驅兵合圍之際，根據地機關和一二〇師主力已轉移至興縣西南地區。因找不到八路軍主力，數日后各路日軍陸續撤回原防，突入興縣縣城的第九混成旅團遂成孤軍之勢。一二〇師師部判斷，日軍“掃蕩”已近尾聲，興縣之敵必將向嵐縣撤退，于是決定調集兵力在興縣城東二十里鋪地區伏擊日軍。

　　7月1日，一二〇師下達作戰命令：要求三五八旅、獨一旅、五支隊、三支隊向預定戰區挺進。經兩晝夜冒雨強行軍，3日下午各部漸抵指定位置。4日拂曉，八路軍先頭部隊獨一旅七一五團二營、二團一營進入陣地，五支隊負責外圍警戒。當日11時，興縣日軍2000多人進入伏擊圈，八路軍戰士立即發動襲擊，敵人頓時被打得死傷一片。日軍指揮官發現八路軍重武器較少，于是命令集中炮火向八路軍陣地轟擊，并組織突擊隊，在炮火的掩護下發起沖鋒，企圖奪取八路軍的陣地。八路軍戰士沉著應戰，和敵人展開激烈廝殺。

　　戰至下午1時，八路軍打退了敵人的5次沖鋒。與此同時，跑步趕來的八路軍七一五團和二團主力以及七一六團相繼投入戰斗。日軍見勢不妙，慌忙收縮兵力，撤往陽會崖、明通溝等村落組織防御，八路軍各部追擊至村外，將敵人封鎖起來。

　　戰至晚8時，三五八旅和獨一旅抽調14個連的精兵，冒雨向敵人發起猛攻，給敵人重大殺傷。敵指揮官見突圍無望，一面指揮手下繼續頑抗，一面瘋狂向附近日軍求援。

　　5日拂曉，附近各路日軍紛紛出動，向戰場趕來，但遭到八路軍打援部隊的阻擊，前進緩慢。不久，敵人又調集大批飛機趕到戰場上空轟炸掃射。鑒于各部已達到消滅敵人有生力量的作戰目的，一二〇師于是命令參戰各部交替掩護撤出戰斗，并用尾擊、側擊、截擊等戰術繼續打擊日軍。

　　據統計，興縣二十里鋪戰斗共計斃、傷日偽軍700余人。此戰不僅創造了一個遠距離運動擊敵的經典戰例，也進一步鞏固了晉西北抗日根據地。