1939年5月9日，日军第一○九师团和独立混成第三旅团各一部共约5000余人，分别由山西五台、大营等地出动，分多路对五台山东北地区进行“扫荡”，企图合击晋察冀军区机关和五台山地区的八路军主力。
晋察冀军区以一部兵力负责钳制由五台山向东进犯的日军，集中八路军第一二○师第三五九旅主力迅速机动到下关至神堂堡地区隐蔽待机，伺机歼敌一部。12日，由大营出动的日军约800余人南犯扑空后，由原路北撤，被八路军包围在口泉、长坪间地区，经激战，敌一部被歼，余部利用夜暗突围，企图经神堂堡附近的上下细腰涧撤回大营。14日晨，当日军逃至上下细腰涧地区时，遭八路军第一二○师第三五九旅第七一七、七一八团的南北夹击。战至15日拂晓，进犯日军大部被歼。此次战斗，共歼灭敌军500余人，俘敌11人，粉碎了日军的合围企图。