18 日凌晨5 时，部队踏着牧羊人走的山间小道向预伏地——雁门关南山脚下的黑石头沟开进。这个地方地势南低北高，沟底尽是山洪冲下的乱石头，汽车路顺沟由南向北而上，南端有一座小石桥。这是个打伏击的好地方。
上午9 时许，部队到达沟西侧的山上，各连队迅速进入伏击位置，团指挥所设在一处山头上。
不一会儿，日军车队拖着滚滚烟尘像长蛇一般从南向北驶来。据观察哨报告约有百十辆之多，廖汉生从指挥位置上看到的就有二三十辆，前面的几辆车拉着伤兵、死尸和护卫的武装士兵，后面都是空车。
日军车队缓慢地拐过小石桥，爬上陡坡，进入伏击地域。
就在这时，贺炳炎团长一声令下：“打！”各种火器一齐射击，步枪、机枪交织成密集的火网，团属迫击炮连把一颗颗炮弹准确地掉进车厢。
打头的几辆车被打着了火，燃烧爆炸，车上的敌兵纷纷跳车。