晋西北抗日根据地是陕甘宁边区之门户，也是我华北、华东敌后根据地通往延安党中央的交通枢纽。1940年初，日军在晋西北周围常驻三、四个旅团，夏季“扫荡”前，又从太原和晋南抽调约两个旅团，纠集兵力共2万余人，企图缩小我军活动范围，消灭我领导机关和军队主力，分割我抗日根据地。

6月中旬，日军在米峪镇惨败后，即集中兵力对我晋西北抗日根据地进行疯狂报复，先后占领方山、临县、岚县、岢岚等县城，并进至黄河沿岸的碛口、黑峪口地区，炮击我陕甘宁边区河防阵地。6月28日开始，敌人从窑头、岚县、保德、岢岚等地纠集了3500余人，分四路向兴县大举进犯，妄图袭击我晋西抗日根据地党、政、军首脑指挥机关。但在这时，进占临县、方山、三交、碛口、白文之敌却撤回了离石，寨上、赤坚岭之敌也撤回普明。唯有进占兴县之敌第9混成旅团，企图与我军决一死战，在兴县城内大肆烧杀抢掠。贺龙总司令决定集中独1旅、358旅和第3、5支队等共六、七个团的兵力，在二十里铺以东伏击敌一部或大部。

7月4日17时，358旅716团进到二十里铺至石槽沟一线山梁，此地是一个深山峡谷，两面是悬崖峭壁，3营进入战场后埋伏在谷中两面的山头上向日寇射击，在谷中行进的日军，一次又一次的冲击都被从两面悬崖上扔下来的手榴弹打的狼狈不堪。黄昏时分，715团也参与了战斗，同心协力狠狠打击了敌人，日军不得不撤回阳会崖、明通沟组织防御。

此时，我军士气正盛，根本不给日军缓冲之机，各部队除留一部兵力守备阵地外，主力于20时隐蔽下沟，冒雨向敌进攻。全体参战勇士甘冒枪林弹雨,以低劣装备用生命之躯打击敌人。由于天下大雨，边区产的手榴弹受潮炸不响,战士们只能端着刺刀,挥舞着大刀,与敌人进行肉博战。

战斗于5日拂晓结束，我军经长途行军，日夜作战，部队疲劳，弹药不足，有的部队伤亡较大，再难以坚持较长时间作战。据此，贺总司令当机立断，命令我军以少数兵力在原地监视，牵制敌人，主力撤出战斗。

7月5日天刚亮，兴县之敌1200余人进至二十里铺与奥家湾之间，与我716团2营遭遇，2营随即进行阻击，敌即集中火力掩护部队向东突围。1营3营立即向敌进行包围打击，9时许，敌机（3架）支援步兵向我715团阵地进攻，因该团正组织后撤，受敌机袭击部队伤亡较大，我军即以4团一个营占领洞沟附近之大山，阻击敌人，掩护独1旅后撤，715团以交替掩护的办法，于12时全部撤出战斗。下午，由兴县向东突围之敌向白家沟、吕李沟东进，与界河口、恶虎滩之敌汇集。6日，日寇经大蛇头，退回岚县，沿途遭我3、5支队袭击，我主力部队也向西南转移，战斗结束。

二十里铺战斗共歼敌700余人，给独立混成第九旅团以沉重打击，打击了日寇的猖狂行动，激励了兴县人民的斗志，反“扫荡”就此结束。