娘子关陷落，国民党军队溃逃，日军得以沿着正太铁路线及其两侧猖狂西进，直指山西省会太原市。
为了执行总司令朱德“在敌人后面抓它”的指示，陈赓带领部队，在昔阳县以东的黄崖底附近，伏击向昔阳县进犯的日军第一○九师团的一个联队。11月2日早晨7点左右，敌人与第七七一团前哨接触，前哨小分队且战且退至黄崖底以南凤居村的西北高地扼守。日军对他们猛轰了150多发炮弹，打得地上的黄土翻了起来，草都打飞了。满以为把那里的八路军都打死打光了，就以两个中队的兵力冲锋，哪知八路军小分队只有两三个人负伤，他们就用手榴弹把敌人打退。日军接连发起一次又一次的冲锋，均被居高临下的这个小分队打得抬不起头来。陈赓当即命第七七二团占领阵地，协助第七七一团进行抵抗。当敌人进攻被击退集结于黄崖底河谷时，第七七二团炮火齐发猛烈杀伤敌人。一颗炮弹恰好击中敌人的弹药箱，爆炸的巨响震耳欲聋，浓烈的硝烟直冲云霄。战士们从山上向下看，在那个大沟里，到处躺着被打死的敌人和骡马，鲜血染红了土地与河流。
陈赓在这天的《日记》中写道：
敌约一联队，察其企图，系欲经凤居、虹桥关进昔阳。激战终日，因主力未到，未出击。仅我七七二团以突然火力袭击行进中之敌，毙敌约三百，毙骡马四百余。凤居前面沟滩，全是死尸及死伤骡马。今天虽然没有完全消灭这股敌人，但敌的损失是非常重大的。
这一次战斗，使敌人非常震惊。对国民党军队，他们一次冲锋即可奏效，对黄崖底八路军，却多次冲锋都被打退。日军第二十师团随军记者写了战斗报道，在东京的报纸上发表，标题是《过天险黄崖底》。他描写的日军在黄崖底的艰难处境，其实完全不是“天险”造成的。
国民党军队继续溃败，11月8日山西省会太原市陷落。数十万国民党军队在恐慌混乱中四散奔逃。当时的民谣称：“十月山西人人忙，富人搬家忙，穷人心惶惶，军官扔家属，小兵扔大枪。”八路军则深入敌后，连连打胜仗，与国民党军队形成鲜明对比。
陈赓率领他的旅，自1937年10月21日至11月8日的半个月内，共进行大小战斗26次。刘伯承曾讲过：“对付大人的欺侮，小孩子只有找机会躲在门背后，等他过来，就趁其不备跳出来给他迎头一棍。”陈赓就是根据这个原则，以自己的劣势装备，用伏击、袭击、狙击等手段，取得了接连不断的胜利，锻炼了部队，积累了和日军作战的经验，提高了部队的战斗力，也大大振奋了人心。陈赓对作战经验非常重视，点点滴滴都不愿放弃，每次大战小战都要进行认真地总结。这种做法来源于他对新形势的认识。陈赓认为，太原失守后，全国抗日战争形势出现了重大变化：日军基本上占领了华北大城市和主要交通线，国民党在华北的几十万军队已全线崩溃。将领们自我解嘲地说：他们是“内战内行，外战外行”。这说明以国民党军队为主体的正规战争在华北已经结束，共产党、八路军迎来了以游击战为主体的新时期。11月8日太原市陷落，9日他在《日记》中写道：“山西正规战斗已结束，从此进入游击战争阶段。支援华北，发动山西游击战争，毫无问题是我们的责任。”于是，必须对部队作新的动员。
11月10日，第一二九师政治部召开会议，刘伯承总结了出师抗日以来的工作，作了游击战术的报告，为尔后实行战略展开、分散发动群众、开展游击战争奠定了基础。
11月12日上午11时，陈赓赶到八路军总部，听取了总政治部主任任弼时对支持华北抗战，发动山西省游击战争及扩大部队等方面的指示。接着到第一二九师师部参加谈话会，讨论划分区域、发动游击战争及扩大部队问题。
11月14日，第一二九师部在和顺县石拐镇召开干部会议，由张浩传达毛泽东在延安作的《上海太原失陷以后抗日战争的形势和任务》报告。毛泽东指出：“在华北，以国民党为主体的正规战争已经结束，以共产党为主体的游击战争进入主要地位。”张浩说：我们的任务是坚决反对民族投降主义，认识、实践和坚持统一战线中的独立自主原则，是把抗日民族革命战争引向胜利之途的中心一环。陈赓《日记》中也记载着，张浩在传达报告中还讲了国际形势和抗战形势，指出今后我们是华北抗战的支撑者与山西游击战争的组织者，并号召全师振作精神燃烧起革命之火。
所谓“燃烧革命之火”，就是要用火一般的热情，来贯彻中共中央和北方局关于创建以太行山脉为依托的晋冀豫抗日根据地的指示。也就是要立即分兵发动群众，扩大主力部队，组织人民武装，开展游击战争，筹粮筹款实行自给等，独立自主地担当起华北抗日战争的重任。
根据这一精神，陈赓指挥第三八六旅立即向敌占交通线展开。第七七一团主力到平汉铁路线以西，第七七二团到同蒲铁路线以东、正太铁路线以南地区活动，并抽调干部四处发动群众，组织抗日武装，进行对敌斗争，还要开展统一战线工作，宣传中共的主张及政策，大力动员青壮年参军。由于这些工作做得好，到12月，就以第七七二团的4个连为基础，在辽县（今左权县）成立了一个补充团（后改称第十七团）。第七七一、七七二两个团也得到很大补充，旅直属队也逐步健全。1938年1月，恢复了政治委员制度，由王新亭任旅政委。
1937年的最后一天（12月31日），陈赓在《日记》中写道：“我在这一年的工作里，自问对抗战是很积极的”。第二天（1938年1月1日）他在《日记》中继续写道：“今年将是最艰苦的一年，战斗的残酷将百倍于去岁，这是可以预料到的。我们应该在党的领导下，以布尔什维克的精神，艰苦卓绝的工作，铁一般的意志，准备应付今年将要到来的每一事变。”“内战时的坚强，长征时的艰苦，固然伟大，但当此民族存亡的关头，应该千百倍地发扬光大我们昔日的精神和优良的传统”，我们应当“义无反顾地拼着命干吧！我不相信日本帝国主义是个打不死的铁老虎”！
陈赓以打死“铁老虎”的精神，指挥部队在敌后积极作战，使日军感受到严重威胁。1937年12月20日，日军第一军参谋部第二课写的《关于全般的敌情判断》的报告中指出：“朱德、彭德怀所率领的共产军主力在榆社县宜城镇附近……民众有渐渐亲近他们的倾向，将来更联合各地残兵、难民等，经过相当时期后，如果完成各方面的联络，势力一定会逐渐扩大……假如我方停止于现在配备状态，山西后方的扰乱愈发加多，共产军一定会协力夺回太原。”当时驻防太原的日军第二十师团长川岸文三发出训令说：“八路军这样可恶，与其枝枝节节作消极守备，不如集中兵力一举消灭之，以期一劳永逸。”他随即于12月22日集中步、骑兵5000余人，分兵6路，向平定、昔阳县以西，榆次、太谷县以东的三角地带，发动围攻。事先派间谍、汉奸潜入抗日根据地活动，还派一架侦察机在天空盘旋侦察；围攻开始前，还派了一个便衣队在八路军阵地前装作警戒疏忽的样子，想引诱八路军离开隐蔽地去追打他们；此外，他的先头部队还穿上了中国军队的衣服……可谓煞费苦心了。但是到26日，即被第一二九师粉碎了这次围攻，共毙敌700余人。仅第七七二团的两次战斗即毙伤敌260余人。川岸文三“一劳永逸”的构想被彻底粉碎。
这一战役对陈赓来说是重要的，他取得了对付敌人分进合击的作战经验。日军的战术和国民党当年“围剿”红军时有相同之处，又有不同之处，这个“不同”正是陈赓所要认真思考的。
