抗日战争进入相持阶段后，由于日本战线拉到太长，各种战略物质紧缺，由此日本采取了“以战养战”方略，加紧对沦丧区矿产资源的掠夺。井陉煤矿就是日本掠夺我国煤炭资源的最大阵地，当时的井陉矿是我国三大煤矿之一，而且战略位置极其重要，矿区有铁路直通正太铁路，往东可迅速出击石家庄，往西据守娘子关天险，最重要的是源源不断为日寇提供燃料。1940年8月20日，百团大战正式开战，井陉煤矿成为八路军首要攻占目标。

其实在八路军领导下，井陉煤矿一直就存在反抗，在1938年还发动过暴动，暴动后矿工们成立了由八路军领导的地下工人游击队，一直持机而动。指挥此次作战的是晋察冀军区一分区司令员兼政治委员杨成武。杨成武仔细分析战情，认为此战乃百团大战第一战，且军事价值和战略价值都非常重要。为保险起见，杨成武将主攻任务分配给麾下战斗力最强的第3团。3团共3个营，由1营攻新矿，3营攻老矿，同时在不远处有个贾庄炮楼，由2营攻坚。黄昏时分，杨成武亲自化妆成农民，悄然到矿区侦查地形，对整个矿区进行摸排，确定了攻坚的突破口。傍晚，3团3个营通过秘密前行，匍匐前进到攻击位置，并做好隐蔽，等待作战指令。

一直潜伏到晚上10点整，杨成武下达作战命令，总攻开始了。1营、2营、3营同时发动冲锋，向敌人扑去，有如猛虎下山，敌人突遭打击，还没反应过来就做了八路军的枪下鬼。八路军很快扫清外围敌军，一直冲到布满电网的矿井高墙。战士们面对电网早有准备，用破篮球包裹双手，砍断电网，再用手榴弹炸掉高墙，直冲入矿区。老矿区的进攻非常顺利，战士们猛打猛冲，敌人无可抵挡。2营也顺利攻下了贾庄炮楼。然而1营在新矿区的冲锋遇到了强大阻力。敌人在此修建了一个10米高的碉堡，上下两层射击口，安排机枪据守，战士冲锋受阻，伤亡惨重。1营战士没有很好的攻克办法，只能组织爆破队用炸药爆破。但是由于日军在10米碉堡上居高临下，战士们多次爆破都失败了，付出惨重代价却没有效果。激战至黎明，完成任务的3连赶来支援，沈万玉连长不顾伤亡，同时组织数个爆破队，自己亲自带头冲锋，同时向碉堡冲击，终于冲到碉堡脚下，用炸药包把碉堡炸开一个大洞，战士们冲进碉楼，一层一层与敌激战，终于将敌全歼，占领了新矿区。

此次破袭战不但打击了日军，解放了3000旷工，还彻底毁灭了井陉煤矿，即使日军运来全部设备重新安装开工，恢复生产至少半年，这对物质本已十分紧张的日军是个极大打击，起到了釜底抽薪作用，被华北日军形容为“挖心之战”。