1938年9月，八路軍一二○師三五八旅奉命配合晉察冀軍區進行反“25路圍攻”作戰。10月下旬，由忻縣附近轉移至五臺以南的寨里村、中座村地區集結待命。11月3日，偵察騎兵帶來消息，日軍蚋野大隊700多人從五臺向高洪口地區進犯。

三五八旅旅長孫宗遜、政委廖漢生判斷敵人孤軍出動，沒帶多少給養，必然于當夜或第二天一早返回五臺據點。而日軍返回路上必經之路滑石片是夾在兩面高山之間的一條十幾里長的山溝，溝深路窄，很適合伏擊。于是，孫宗遜決心在滑石片地段殲滅該敵。他命令七一六團擔任主攻任務，伏擊敵人；七一四團趕到滑石片西北，負責阻擊五臺來援的日軍，截擊從滑石片漏網西逃的敵人。

當時，敵人距離滑石片的路程是20里，而三五八旅距離該地有50里。在當地群眾的帶領下，三五八旅旅部和七一六團指戰員立即出發，奔襲50里的山路，在敵人之前趕到了滑石片，埋伏在道路兩側。三五八旅首長決定：此次戰斗不留預備隊，七一六團3個營同時參加戰斗，分工是：第三營攔頭，第二營截腰，第一營堵尾。

晚上9時半左右，手電筒的光柱出現在路上。敵人的先遣隊一個班先進入溝內，三五八旅指戰員將他們故意放過。后面的敵人大隊發現前方安全，于是開始魚貫而入。等敵人完全進入伏擊圈后，第一營首先從敵人背后打響戰斗，接著，第二營、第三營也相繼投入戰斗。日軍遭到突然襲擊，立即應戰，兵分數路，一面拼命抵抗來自側翼和后方的進攻，一面用山炮向前方第三營的防線猛轟，然后命令騎兵部隊沖鋒，企圖迅速打開道路突圍。第三營頑強阻擊，七一六團團長黃新廷親臨陣地指揮，連續打退了日軍的五次沖擊，二營、一營也發揮夜戰、近戰的特長，不僅將敵人的逃生之路全部封鎖，還逐步將敵人分割成數段。殘敵又掉轉頭來向一營把守的高洪口方向突圍，也被擊退。經過徹夜激戰，拂曉時分戰斗結束，八路軍全殲被圍敵人。

4日上午，五臺之敵出動增援，在鳳凰山南院村與漏網的敵人會合，正準備向滑石片移動，卻突然遭七一四團的打擊，死傷數十人后，向五臺敗走。

滑石片伏擊戰，三五八旅以劣勢武器裝備殲滅了敵人一〇九師團第一三五聯隊的蚋野大隊長以下700余人，俘敵21名，繳獲山炮2門，小炮4門，輕重機關槍30余挺，步馬槍340余支，戰馬153匹，電臺一部以及大批軍需物資和敵人的幾籠信鴿，沉重打擊了侵略者的囂張氣焰。