米峪镇在娄烦西南部，境内有云顶山，主峰海拔二千六百五十九米，山势险峻，山顶有开阔的草地和天然水池。李闯王部下的交山农民军，曾在这里坚持斗争四十多年。
贺龙判断，娄烦和米峪的日军是孤军深入，不久就会撤回静乐。他决定利用娄烦地区的有利地形，在日军返回静乐的途中将其歼灭。
日军进入娄烦地区后，贺龙命令张宗逊第三五八旅从临县白文镇向娄烦和米峪地区开进，在大大庄等地设伏，以阻击向静乐撤退的日军。
6月17日凌晨，从米峪镇向静乐撤退的日军，分别在曹家掌村和国练村遭到张宗逊旅第四团的伏击。8点左右，张宗逊旅第一一六团的两个营赶到曹家掌投入战斗。12点左右，贺龙师第二支队和第一一六团的另一个营从罗家岔赶到，加入战斗。八路军力量进一步增强。
日军受到八路军多次冲击，伤亡惨重，表现动摇，贺龙估计他们会在黄昏后突围逃跑。他命令部队夺取各制高点，将日军压迫在大川内，于下午5点发起总攻。
总攻准时开始，日军大部被歼灭。
由于贺龙师各部人员变动较大，加上天黑，在大川内与日军混战时，发生了一定的混乱。17日夜晚的总攻没有取得预期效果，有部分日军从潘家庄逃出川外，还有一百多名日军在国练村和国练山固守。
18日白天，张宗逊旅主力集结休整，准备夜间再战。其他部队有的占领高地，有的担任警戒，有的阻击日军援兵，有的监视、包围山上与村内的残敌，有的在大川山沟内打扫战场。
