同日，八路军总部鉴于辽县、武乡日军会合，阳泉南援日军1000余人已抵辽县以北的寒王镇，第129师相当疲劳，伤亡较大，判断增援辽、榆地区的日军可能趁势“扫荡”太北地区，乃决定结束榆辽战役。

1940年9月12日，第120师下达了同蒲铁路北段行动计划，决心从9月20日开始破击同蒲铁路宁武、忻县段（重点在宁武、大牛店之间）。

1940年9月14日，第358旅从根据地娄烦以西地区出发，北越静乐、岚县公路，16日到达马家沟集结。该旅以第3支队（辖第7、第8团、特务营）袭击头马营。

1940年9月18日24时，第3支队以特务营向头马营发起攻击，以第7、第8团打援。

战斗至翌日晨，宁化堡日军40余人增援头马营，行至山寨村被打援部队包围歼灭。

20日，羊圈岭日军约200余人前出至里鄢村企图反扑。该旅第716团于当日14时向里鄢村之敌发起攻击，次日拂晓，该敌唯恐被歼，逃回羊圈岭。

独1旅于9月16日夜东渡汾河。

18日得悉，羊圈岭日军400余人袭击雁北支队扑空后返回上庄，乃决心围歼该敌。

遂于18日13时向该敌发起攻击，激战至19日凌晨，旅主力撤出战斗执行破击任务，残敌向羊圈岭退去。

这次战斗，独1旅伤亡105人，毙伤日军约200人。各部队击破阻扰之敌后，即投入对同蒲铁路的破击作战。

1940年9月22日晚，第358旅第4团（附师属工兵连）、师特务团前出到段家岭、轩岗间破坏同蒲铁路数段。

与此同时，第2团袭击奇村，第715团袭击忻口、楼板寨。23晚，第2团破坏忻口以南铁路，第715团破坏忻口以北铁路。

25日夜，第715团再次破坏了大牛店、轩岗段铁路。

独2旅也于朔县、宁武间破坏铁路数段。

第120师经过6天的破击作战，使同蒲铁路交通再次中断。