百團大戰大大小小的戰役千餘次，其中比較激烈的涞靈戰役，可圈可點。
1940年9月22日，戰前準備一切就緒，各參戰部隊進入臨戰狀态，等待戰役發起之時的到來。
然而，這天上午出版的晉察冀第一軍分區機關報《抗敵報》，卻在一篇社論中将我八路軍第二階段的全部作戰意圖透露出去。
這一突如其來的嚴重洩密事件，造成分區乃至軍區的一度緊張。
幸好《抗敵報》是一份發行量和發行範圍十分有限的小報，而且楊成武、聶榮臻及時采取了許多必要的彌補措施，加上根據地軍民的保密意識比較強，洩密事件才沒有引起敵人的注意，也沒有帶來嚴重影響。大戰仍按原計劃準時發起。
當晚22時，楊成武在他的指揮所發出了進攻的指令，涞靈戰役開始。
擔任攻擊涞源任務的第一分區第1團在涞源城下與日軍展開激烈戰鬥，在日軍猛烈火力壓制下，八路軍戰士克服重重艱難險阻，一步一步地向敵人逼近。第三分區第2團用炮火猛轟三甲村東山上的敵堡，戰士們冒着敵人的槍林彈雨，奮力劈開一道道鐵絲網，跨過外壕，向敵堡發起攻擊。第一分區第3團也發起了多次沖鋒，直逼東團堡的敵寇。
經過一夜激戰，一分區第1團攻占了涞源城東關、西關和南關，但是大部分日軍并未被消滅，而是退入城内防守。1團指戰員們繼續沖殺，曾一度攻入城内的西北隅。不料這時駐城北金家井的日軍懼怕孤軍被殲，迅速向城内撤退，使城内敵軍力量迅速增強。為避免腹背受敵，第1團于黎明前退出城外。第三分區第2團在敵人密集的彈雨中劈開鐵絲網，跨過外壕，攻占了東山上的一個堡壘。攻占中莊的部隊也占領了村莊的大部。但因敵人固守與連續猛烈反擊，被迫退出。而對插箭嶺的攻擊未能奏效。第一分區3團起初進展順利，很快拿下了東團堡外圍據點，但在攻擊敵人的主碉堡時，敵人大量施放毒氣，造成不少戰士中毒，隻好暫時撤出陣地。攻打上莊據點的3團1營，曾奪得敵人一座堡壘，敵人馬上連續發動幾次反撲，1營奮力抗擊，終因傷亡過重，不得不後撤。
攻擊白石口的遊擊第3支隊，攻擊曹溝堡的第20團，攻擊王喜洞、張家峪的第25團，雖然有的奪取了日軍堡壘，有的沖進了村莊，但都因日軍火力太強或施放毒氣而未能得手。有的隻好撤退，有的與敵形成對峙。配合涞源戰鬥的挺進第9團，分多路同時向蔚縣以東的桃花堡、吉家莊、白樂站、大丁寺、倒拉嘴、石門子等地出擊，并攻克了桃花堡、白樂站和吉家莊三個日軍據點。第6團攻克了北口，特務營占領了辛莊。
楊成武通宵都沒合眼，密切關注着整個戰局。由于不能直接觀察到東團堡的情況，他拿起電話，找到第3團團長邱蔚，急切地問:“邱蔚，怎麼樣?東團堡還沒拿下來嗎?東團堡等幾個據點不拔掉，涞源城就很難拿下來，明白嗎?”
“明白!司令員。日本鬼子施放毒氣，很多戰士中毒了!現在正在采取防護措施，準備繼續攻擊。”邱蔚回答。
“你們要注意，東團堡的守軍幾乎全是士官，經過嚴格訓練，作戰經驗豐富，對付他們，不能光靠硬打硬拼，要多動點腦子，多出點奇招!” 楊成武對邱蔚說。
随後，楊成武又分别給1團代理團長宋玉琳、2團團長肖思明打了電話。他要求1團堅決頂住敵人的反擊，不要放棄已得的陣地，但也不要死啃硬骨頭，部隊一邊監視敵人，一邊在原地略作休整，待進一步調整部署以後再發動進攻。
楊成武認真觀察和思考戰鬥發展的态勢，他感到，戰前對敵偵察還欠周密，對敵人的兵力估計不足。譬如，涞源全縣駐有日軍1個分隊以上的據點就有11個，其中右翼隊主要攻取的目标涞源城約有2個中隊、東團堡1個中隊、插箭嶺1個中隊、三甲村駐有不到一個中隊。攻擊涞源城、東團堡、三甲村的部隊都是晉察冀軍區絕對的主力部隊，但日軍憑借堅固的工事和先進的武器，死守據點，給八路軍的攻擊行動帶來極大的困難。楊成武等認為，必須進一步地集中兵力，盡快奪取敵據點。
想到這些，楊成武立即與其他幾位上司同志交換了意見，大家一緻認為，進攻受挫的主要原因是日軍兵力較大，而我軍兵力過于分散，應該按照集中兵力，各個殲滅的方針，以一部兵力監視城内敵人，集中力量以迅猛的動作先掃除周圍各據點，然後再攻涞源城。楊成武等将戰況和改變部署的意見報告軍區，聶榮臻司令員立即複電同意改變部署和作戰計劃。
得到軍區的準許後，楊成武指令第一分區第1團暫停對涞源的強攻，抽調1個營并附炮兵配備給三分區第2團，加強對三甲村的攻擊，其餘部隊繼續監視涞源城裡的敵人。根據新的計劃，第2團團長肖思明部署好第一、第二梯隊，并将支援火力集中于敵人薄弱部位後，即命突擊部隊秘密向該部位集結，在火力掩護下強行襲擊。為了盡快拿下三甲村，楊成武又給肖思明送去了一門隻有3發炮彈的山炮。
肖思明令戰士們将山炮擡上碉堡後，即命炮手從炮筒裡瞄準日軍的東山碉堡轟了兩炮，由于這門炮是繳獲來的，沒有瞄準鏡，故未命中。但炮火巨大的轟鳴聲卻将碉堡裡的敵人吓得跑了出來，向涞源城方向逃竄。肖思明急令1營長帶人沖擊，很快占領了東山碉堡。
黃昏時分，第1團第3營在暮色掩護下悄悄地離開涞源城，涉過拒馬河，快速趕到三甲村，和第2團一起将三甲村的日軍團團圍住。第1團3營副營長張英輝帶領3個連包圍了一座築有碉堡的小山，利用鍘刀劈開了鐵絲網，戰士們朝一個碉堡猛扔手榴彈，把碉堡炸開了一個口子。三甲村的日軍垂死掙紮，躲在碉堡内從槍眼裡向外射擊，第2團一名叫隋志任的班長沖上去，一使勁，把敵人一支三八步槍拔了出來。在第2團和第1團3營的猛烈攻擊下，日軍死傷慘重。經過通宵激戰，守備三甲村的150多名日軍，除20多名被生俘外，其餘全部被殲。另外還生俘了50多名僞軍。
24日上午，在飛機、火炮的掩護下，涞源城出動了200多名日軍由西向東撲向三甲村，快接近村子時，肖思明指揮第2團和第1團第3營一齊開火，前頭的日軍頓時紛紛倒下，後面的日軍慌忙調頭逃竄。可是不一會兒，逃竄的日軍士兵又被他們的長官驅趕着再次撲了過來，但和第一次沖鋒一樣，留下一大堆屍體，鬼子們又掉頭逃了回去。就這樣，敵人像一群受了驚的牲畜，一會兒被趕過來，一會兒被轟過去，經過幾個來回，日軍傷亡數十人，也沒能前進半步，殘餘的日軍也隻好灰溜溜地退回了涞源城。
三甲村戰鬥就這樣結束了。村民們聞此消息，無不歡呼雀躍。指戰員們的英勇無畏和高尚情懷，引得180多名青年當即報名參加八路軍。