1938年春，日军占领豫北、晋南并打通同蒲铁路线后，不断对中条山地区进行“扫荡”。驻豫北日军第二十五师团为打通豫北、晋南之联系，驰援曲沃之日军，于7月初由陇海线北上，经晋城、阳城西犯。
八路军总部侦悉情况后，为配合国民党军队在晋南作战，命令徐海东、黄克诚统一指挥八路军一一五师三四四旅六八七团、六八八团和一二九师三八六旅七七二团主力，由上党地区昼夜行军，抢先于7月1日进至阳城的町店以北地区隐蔽设伏。八路军晋豫边游击队同时奉命集结在将军腰、梁家（圪针树腰）一线，配合主力行动。八路军主力到达町店北山后，与当地地下党组织、抗日政权取得联系，由当地安排部队在苏家岭、北庄、柏圪堆、孔家沟、增村、前岭等村庄驻扎，阳城县政府随即组织战地服务团前往町店援助部队。
7月2日，徐海东在指挥部驻地苏家岭主持召开了战前军事会议，分析了町店一带的地理环境特点，进行了战前动员部署，布置了战斗任务。其作战部署为：由六八七团一、二营占领町店东北侧制高点，伏击围歼进攻町店之敌。该团三营在町店以东10华里的美泉打援，断敌退路；六八八团于黄崖、东圪堆山口待命，出击芦苇河，围歼日军之骑兵；七七二团一、二营在乌龙沟、义城埋伏机动；晋豫边游击队于刘村附近把守山口，并于黄崖南面山包阻击敌人，堵敌西进之路；当地自卫队在外围进行袭扰，围歼零散逃跑之日军，并担负护卫群众担架队、运输队之任务。
7月3日晨，日军飞机在町店一带盘旋侦察过后，指挥部马上接到侦察队长张天保的敌情报告：日军二十五师团一个机械化联队500余日军及汽车辎重己渡过沁河，其先头骑兵200余人已进入黄崖休息，其余日军即将进至义城、町店。指挥部迅速命令各部在芦苇河两侧高地预设阵地准备战斗。下午1时许，日军首尾前后进入八路军伏击圈内的黄崖、町店、义城等地区。由于天气炎热，大部日军下河洗澡纳凉。八路军指挥部即刻下达作战命令，将日军分割包围在町店、义城、黄崖3个主战场。战斗一直打到黄昏。日军残部在溃退途中，又在汤帝山、沁河渡口、清水磨等地遭到军民围歼。
当夜，指挥部判断日军必然会组织反扑，遂决定六八八团和晋豫边游击队继续在町店附近隐蔽待命，阻击来犯之敌，其余部队虚张北撤，以迷惑日军。7月4日凌晨，日军二十五师团后续部队数百余敌渡过沁河反扑过来。天刚拂晓，几架日机在芦苇河沿线轮番轰炸、扫射。11时许，日军先派出两辆汽车沿河试探西行，见无动静，大部队即一边向两边山头开炮，进行火力侦察，一边向前进。当日军大队人马行至黄崖、八里湾附近时，八路军六八八团、晋豫边游击队在此打响阻击战，猛烈的火力再次重创日军，使30余辆日军汽车毁于炮火之中。午后，晋南日军十五师团一部东进接应，在黄崖一带遭到阻击，日军仓皇组织残部突围西窜。
这次战斗，毙伤日军近1000人，击毁辎重汽车30多辆，缴获战马1000余匹、机枪30余挺及其它武器、物资不计其数。之后，八路军主力撤出阳城，继续转战太行。
町店战斗有力地配合了晋南国民党军队作战，极大地鼓舞了抗日军民的斗志。7月15日，重庆《新华日报》以《町店浴血战》为题作报道，国民党中央通讯社同时播放了町店战斗的胜利消息，抗日军民为之振奋。