自8月20日夜20时许，康家会方向传来激烈的枪声，埋伏在忻静公路砚湾村附近北山梁上的716团指战员们异常兴奋，这表明我军已经包围了康家会守敌，为了诱惑歼灭县城驰援康家会之敌，战士们先前不破坏电话线，而是估计到康家会之敌向县城之敌求援之后，再派人前往砚湾西边山梁观察敌人动向，当隐约望见汽车灯之后，迅速报告716团黄新廷团长，电话线随即被我军割断，凌晨5时，城内日军闻讯后，急忙组织1000多人携带军火武器，乘20辆汽车向东急驰而来，不料在砚湾村附近钻进了八路军716团的伏击圈，团长一声令下，步枪、机枪、暴风骤雨般射向敌人，手榴弹、迫击炮弹在敌群中开花，敌人摸不准方向乱成一团，胡乱射击一阵后仓皇退入县城。

一场激烈的阻击战仅用40分钟就胜利结束，干净利爽消灭敌人。这次战斗：毙敌90余人，俘虏10人，缴迫击炮1门，步枪22支，轻重机枪各一挺，手枪3支，望远镜3个，通信鸽2只。石神炮台30余名日伪军也从东面赶来增援，行至炭窑沟以东，旋即被我4团1营、3营伏击，烧敌汽车一辆，打死日军10余人，缴获大量军用物质，敌人看到增援不成，随即抱头鼠窜。

此时，被我第4团封锁在尹家大院窑洞内的残敌，还在焦急地等待着石神、城内的增援。眼见我第4团的攻势越来越猛，而东、西两路的枪声已逐渐寥落，日军小队长意识到大势已去，两路援军已无指望，便重新组织兵力，向东北方向突围，疯狂的反击战又一次打响。旅首长也充分估计到敌人待援无望后定会狗急跳墙，因东、南、西三面均有我军主力，只有北边攻势小，判断敌人会穿林涉河北逃！为了全歼敌人，第4团首长令三营长于志全率领9连转至村东阻击，给敌人让开了通道。

敌人停止了射击，提心吊胆地涌上公路，却迎来了我军的一阵弹雨，扔下一地尸体后，残敌又退入石窑。借此机会，我9连指导员陈丙旭率领战士挥舞大刀砍开敌里外三层铁丝网，绕到石窑南面。2排长邱金堂和十几名战士攀上窑顶用机枪封锁了大院，将敌紧紧地围困在窑内。敌人在窑内架设起机枪疯狂地向外扫射，然而，限于位置和角度，其火力对我军已无任何威胁。

凉风嗖嗖而起，东方泛起鱼肚白。被我军封锁在窑内的敌人，仗着弹药充足，仍凭借着坚固的石窑负隅顽抗。我军点燃了柴草、门板扔入院内遮挡日军视线，9连一班长杨文德、战士陈文贵、赵成林等用镢头和铁锹将石窑后背墙挖开个大孔，敌人的机枪立即对准此孔洞拼命向外射击，同时不断地往外投掷手榴弹，以防我军逼进此缺口。3排一班长杨进明瞅准敌人掷弹的间隙，迅速贴着后墙移近缺口，将一捆拉着的手榴弹扔入窑内，“轰隆”一声闷响，敌人的机枪哑了。八路军战士们冒着浓重的烟尘冲入窑内，经过一番激烈肉搏，俘虏两名日军、l1名伪军，击毙所有残敌，日军小队长在挣扎中也被我战士击毙。至此，康家会战斗以我军的全面胜利而宣告结束。次日，贺龙、张宗逊、李夫克等120师，358旅首长骑马飞驰战地，表示祝贺。

康家会战斗从8月20日20时开始到第二天中午结束，共毙敌200余名，俘日兵12名（俘虏中有一个是日军小队长，经审问他是日本九州人，九州大学毕业，曾在日本士官学校学习，经过反战教育，后来成了反战同盟会员。）毁敌汽车2辆，缴获迫击炮2门，重机枪2挺，轻机枪23挺，迫击炮2门，步枪100余支，手枪10余支及大批子弹手雷、粮食布匹、军服被褥，洋腊罐头等，我方仅有一名民兵向导受伤，如此精彩、骄人、辉煌的战果从未有过。在康家会战斗结束两天之后的8月23日，120师第358旅716团和第4团两次袭击寨子村，第2团官兵在当地群众的配合下，破袭公路，伏击离开据点的日伪军，袭击石门鄢、寺圪塔等日伪军据点，取得了可喜的战果。

三天半之后的8月25日凌晨，120师358旅又以第716团、第4团各一部向静乐丰润据点的日伪军发起袭击，八路军指战员士气高昂，顺利攻占了丰润山上的日军碉堡，乘胜扩大战果。在晋西北战场上，八路军120师的连续作战180多次，攻克了宁武阳方口、宁化、康家会、丰润等日伪军据点，切断了同蒲铁路北段的日军交通线，牵制了同蒲铁路附近的大量日军，与在正太路作战的晋察冀军区和第129师互相配合，东西呼应，提高了作战效果，取得了又一个大胜利。

百团大战后，日军疯狂反扑，在后来艰苦的反“扫荡”中，晋西北军民先后作战217次，歼灭日伪军2500人，破坏公路125公里，破坏桥梁23座。在八路军的连续不断打击下，日军无可奈何，被迫于1941年1月下旬全部撤出晋西北抗日根据地。