1937年9月3日，贺龙师长率领八路军第120师8200余人过黄河出征山西。根据军委的战略规划，指示贺龙第120师开赴晋西北管涔山地区，并向大同、绥远游击；林彪第115师转入恒山山脉南段，并逐渐南移，展开于太行、太岳山脉中；刘伯承第129师向黄河边集结，于适当时候进入晋西吕梁山脉，独立自主，放手发展。
接到八路军总部转发的指示后，贺龙与关向应、萧克等师首长进行了商议，决定师主力开赴晋西北，监视从大同、雁北方向南下的日军，伺机打击敌人。为掌握主动，除王震率359旅717团暂受八路军总部调遣外，将全师剩下的兵力分成两部行动：由358旅716团团长宋时轮率领一个900余人的支队，深入雁北后方敌占区去打游击，迟滞日军向神池、宁武方向的进攻；师主力分别前往朔县、宁武地区牵制日军，寻机歼敌。
就在第120师主力向晋西北展开之时，第二战区组织的忻口会战打响，山西局势极度紧张。奉八路军总部命令，贺龙将手上的全部人马撒开，沿雁门关至忻口、繁峙至忻口的两条线路上主动出击，截断日军运输线，配合忻口正面友军作战。
宋时轮支队北上后，由贺炳炎继任358旅716团团长，与政委廖汉生奉命带2个营去雁门关袭击日军交通线。贺炳炎9岁时投到武当山清道长门下学习凌霄剑法，后改学玄虚刀法，因而练就了一身好刀术。他16岁在湘鄂边加入贺龙领导的红4军，作战英勇，多次负伤，从战士升到了师长。
在红二、六军团北上长征途中，身为红5师师长的贺炳炎率部队为全军开路。经过瓦屋塘恶战，贺炳炎平生第6次负伤，右臂被炮弹炸成粉碎性骨折。因战事紧急，医生只能用一把伐木头的旧锯子消毒后给他截肢。贺炳炎不打吗啡，嘴咬毛巾硬挺，经受了3个小时地狱般的手术，让旁边的医护人员敬佩不已。贺龙亲自来看望贺炳炎，并收藏了两块从贺炳炎胳膊上锯下来的碎骨。这成为了后来贺龙给部队作战斗动员的生动教材：“看，这就是铁汉贺炳炎的骨头！”
贺炳炎和廖汉生率部进至雁门关后，勘察了地形，决定在关南侧黑石头沟公路西侧高地设伏。10月18日，716团伏击了一支由北向南开进的满载兵员、弹药的日军车队。经过激烈战斗，击毁汽车20余辆，消灭日军约300人。由于另一路日军恰巧赶到，716团遂主动撤出了战斗。两天后，贺炳炎和廖汉生率716团于同一地区切断公路，并进占了雁门关。10月21日，716团又伏击了一支由百余辆汽车组成的日军车队。因日军这次有了准备，防守严密，又有5架飞机支援作战，716团久攻不下，双方陷入拉锯战。在杀伤一部敌人后，716团适时撤出了战斗。
贺炳炎、廖汉生指挥716团在雁门关以南的两次伏击战，共歼灭日军500余人，击毁汽车20余辆，一度切断了日军由大同经雁门关至忻口的后方补给线。战斗中贺炳炎独臂上阵，挥刀冲杀，并手刃日军一名，不愧为猛将风采。该部的出色表现受到了第120师和八路军总部的嘉奖，国民政府军事委员会也发来了嘉奖令。在2005年拍摄的电影《太行山上》中，梁家辉饰演贺炳炎，手挥骷髅大刀左劈右砍，日军是沾着死碰着亡，那叫一个威风！对此梁家辉非常自豪，对来采访的记者说：“我演的是八路军团长！”