激战三天攻打榆社，陈赓中日军毒气也不下前线：打下榆社我才走
百团大战第一阶段结束后，陈赓率386旅司令部进驻榆社以南的宋家庄。9月18日、周希汉偷偷地从羊角医院溜了回来。陈赓一见面就说：“不用问，你这次回来没有经医院的批准。”
周希汉哈哈一笑：“当初我去住院时，邓政委就说，去住吧，以后还要打仗。现在到了打仗的时候了，那就是说，不能再住院了。”
“放心。”陈赓高兴得合不拢嘴，“榆辽战役马上就要开始，我就等着你出来挑大梁哩！”
20日，陈赓和周希汉参加八路军总部召开的百团大战第一阶段作战总结大会。21日他们回到宋家庄后，便接到总部和师部关于百团大战第二阶段的作战命令；以386旅、决死1纵队两个团为左集团，攻占榆社、沿毕、王景三据点；以385旅并指挥32团为右集团，主力攻取石匣、管头、铺上、小岭底等据点；以新10旅分布于和顺、辽县一进行攻击，牵制昔阳、和顺等地之敌；太岳军区以17团、57团组成沁北支队，对沁县南北交通线进行破击，配合榆辽作战。命令规定榆辽战役于9月23日23时全线发起进攻。
榆社是日军自正太路经平辽公路、辽榆大道向白晋公路各据点转运粮秣弹药的重要枢纽之一。一年来，386旅几次西征同蒲中段祁(县)太(谷)榆(次)、等地之后，日军就企图在同蒲路转运不通时，而利用这个交通线，从正太路向白晋路运输。同时这也是日军企图扩大占领区，而缩小晋冀豫抗日根据地的一个计划。自今年夏季白晋战役，八路军彻底摧毁了白晋北段的道路与据点以后，这个交通线，便成了日军在晋冀豫区的一个主要交通线。因此在7月底，日军打通了自辽县经榆社至武乡段的大道后，就以片山旅团坂津大队的藤本一个中队的兵力担任守备，并月，选择了东关省立榆社中学及文庙等坚固的建筑物作为必守的据点，卫护着这段交通命脉。
这里地形险要，工事坚固，精兵守卫，日军便以为固若金汤，八路军无法攻克。
陈赓和周希汉受命后，研究了部署，决定38团攻取王景，25团攻取沿毕，772团和16团攻取榆社。陈赓要周希汉指挥772团和16团攻取榆社，25团和38团由他直接指挥。
这时，陈赓和周希汉又接到刘伯承的指示，百团大战第一阶段之后，日军情绪低落，必须乘机在两日内歼灭榆社敌人，夺取榆社城。以免平汉、正太和白晋北段的敌人增援。
23日夜，微寒笼罩着榆社城四周的旷野，中秋节以后的月亮还没有升上来。23时，对榆社展开攻击。在部队接敌运动中，因狗叫惊动了日军。日军胡乱射击，各路攻击部队只得隐蔽前进，虽然都到达了自己的攻青区，但有的因地形不利，未能发动攻击；有的发动了攻击，未能取胜，仅仅占了西关靠近城墙的几排房子。在这种情况下，周希汉命令各团立即就地构筑工事，以小部队互守，主力疏散隐蔽，待命再攻。
天己亮了，周希汉非常着急，立即召开团、营、连干部会议，发扬军事民主，研究第二次进攻。经过讨论，大家一致认为；运动时叫惊动了敌人，是处于被动的一个原因，但更主要的是火力分散，组织得不好，未能压制敌人的火力。散会后，周希汉带着大家，冒着日军的炮火。利用各种地形地物，爬行抵近日军前沿，仔细观察日军明暗火力点和碉堡射孔情况，并重新组织了火力。规定了严格的射击纪律。发动攻击前、周希汉又同各团团长、政委一起，认真进行了检查。干部、战士们做得比上级要求得还好，他们把敌人的火力点、射孔都编成号，并对自己的火力作了更具体的分工。炮兵把山炮抬到离西门约50米的一座楼土，从炮膛里直接瞄准日军城门楼火力点。轻、重机枪和特等射手的射击位置都选得离日军枪眼、射孔很近，保证枪枪准确命中目标。
16时30分，开始第二次强攻。一声令下，各种武器一齐开火，日军很难还击，便大量施放毒气，四架飞机低空轰炸扫射，八路军战士仍然英勇冲击，一举攻克日军核心阵地西北角和西关的碉堡，占领了西关，守备日军大部被歼灭。
为避免过大伤亡，周希汉命令各团暂停进攻，巩固已占阵地，防敌反扑。这时陈赓来了，他说：“25团、38团已攻占沿毕、王景，38团击毙敌60余人，生俘4人，打得非常漂亮。他们说要向你们老大哥学习，你们打不下榆社怎么办呢？”
周希汉和在场的各团团长、政委，都异口同声地说：“没有问题，我们一定能攻下榆社。”
“好！”陈赓说，“那就看你们的喽！”
23时30分，开始第三次强攻。急促的冲锋号声，传达了攻击命令。颗颗炮弹在日军工事炸响，轻重机枪、步枪的子弹射向日军碉堡的枪眼，一排排手榴弹炸得日军不能抬头。战士们提着铡刀，一鼓作气冲了上去。16团5连1排排长连破五道铁丝网，给冲锋部队开辟了通路。一批战士抬着用几条梯子接起来的云梯，登上了30米高的峭壁，迅速突破了日军阵地，攻占了文庙。
残余日军退到榆社中学里，依托一个高大的碉堡和围墙负隅顽抗，一次又一次地大量施放毒气。因为夜里天阴气压低，毒气不易消散，进攻部队已战斗两个日夜，相当疲劳，不易迅速脱离毒气地带。陈赓和处在下风口的指战员都中了毒，一个个感到头晕眼花，又咳嗽，又流泪，还淌鼻涕，非常难受。毒气影响了部队继续攻击，周希汉命令暂停攻击，擦脸，洗手，进行消毒。
为了陈赓的安全，周希汉要他到后方指挥所去。陈赓说：“我要看到你们打下榆社才走！”
周希汉再次召集阵前干部会议，研究打法。大家认为，日军中队长滕本还没有被打死，残余日军都集在核心阵地榆社中学里，一定会进行拼死抵抗。因为日军火力集中，工事坚固，如从地面强攻，伤亡必大。于是决定采取坑道作业，把坑道挖到日军核心阵地内，实行爆破，让日军坐上飞机。从榆社中学西北角的峭壁对准围墙里日军的高大碉堡，开始了紧张的坑道作业。战士们日夜苦战，挖了近一个昼夜，到25日16时45分，完成了坑道作业。
在第四次攻击开始之前，陈赓召集各级指挥员，叮嘱说：“在前几次的攻击中，敌人主要的工事。差不多都被我们攻下了，现在敌人只有东北角一个碉堡和中学里的一些房子，只要大家再提高一步顽强性，一定可以攻下来，所以今天的要求是：这一次的攻击，一定要最顽强地去完全占领榆社城！”
自榆社战斗开始以来，日军飞机为了配合步兵作战，每天都有两三架不断地向八路军阵地轰炸。25日，因为日军主要阵地差不多完全被八路军占领，飞机在这一天的轰炸也最为严重，自早晨7时起，4架飞机交替猛烈轰炸扫射，无时停息。就在飞机低空扫射和爆炸声里，八路军开始第四次攻击。炸药在地下爆炸，像闷雷滚过低空，又像整个榆社城发生了地震。谢家庆亲自率领一小部分战士，冲向东北角碉堡爆破的地方，郭国言也亲自率领一小部分战士，从西北角已占领的马厩，同时迅捷地攻到中学的院子里去。残余日军仓惶退人几座坚固的房子里顽抗，进攻的八路军战士把大量手榴弹扔了进去。激战40分钟后，日军在混乱中集结了39个人突出包围，向东北辽县大道逃去。但没走多远，即遭到伏击。而谢家庆已率领一部分部队向日军平行猛追，另一部分跟踪尾追，至十五六里的地方，逃走的这股日军全部被消灭。
在日军开始逃跑时，中队长藤本在中学的东南角处自杀了。他的头被部下割掉，带着逃出去，自然也就滚落山野。
此外还有少数日军躲在仓库内，未及逃出。陈赓、周希汉亲率少数部队，突破西边最后一个碉堡，将藏匿在那里的零星残余日军完全肃清。
这时已到黄昏时分，进行了三天的激烈战斗结束了，榆社城被解放。缴获了许多武器弹药粮秣，数千群众搬运一夜都没有搬完。