薛公岭伏击战，八路军精心策划的两次伏击行动，成功将第一○九师团原有的五十辆汽车摧毁大半，使其后勤补给陷入瘫痪，原本西渡黄河的意图也随之动摇。9月19日，汾离之间的日军在八路军及其游击队的连续袭扰下，不得不全线撤退，沿途仓皇逃窜，无暇还手，仅按上级“不得恋战，飞速前进”的命令执行。

一一五师敏锐地捕捉到这一乘胜追击的良机，师部迅速调配六八五团二营和师部特务连，由杨勇统一指挥，继续发动伏击。鉴于日军已成惊弓之鸟，杨勇决定采取大胆行动，直捣日军在王家池的据点。

王家池地势险要，是伏击战的绝佳之地。八路军此前已在此多次设伏，日军因曾在此吃亏而特意设立据点。然而，八路军并未因此退缩，反而更加坚定了深入敌后、出奇制胜的决心。

1938年9月20日午夜，八路军参战部队悄然摸进王家池附近，精心布置伏击阵地。翌日上午，日军骑兵、辎重、炮兵、步兵等队伍鱼贯而入王家池山谷，八路军按照预定计划，六八六团二营率先发起冲锋，拦腰截断日军行军队伍。日军指挥系统瞬间陷入混乱，战马惊恐乱窜，八路军乘势追击，成功俘获多匹战马，其中部分战马上还拖着日军骑兵或军官的尸体。

随后，六八六团其余各营及师特务连也发起冲锋，八路军战士从四面八方涌向敌人，如洪水猛兽般压向日军。特别是师特务连，装备精良，战斗力极强，仅在该连的冲杀下，日军伤亡就达三百余人。

短时间内，日军被八路军切割成数段，指挥机关更是被牢牢控制。日军头尾两部分拼命反扑，试图解救指挥机关，同时后续部队也紧急增援。在这关键时刻，杨勇果断将六八五团二营投入战斗，这支生力军的加入迅速扭转了战局，不仅击退了日军增援部队，还协助各营逐步消灭了被围困的日军。

经过一个小时的激战，约六百日军被歼灭在伏击区内。这一胜利使得汾离地区的日军遭受重创，八路军在吕梁山区内的活动范围进一步扩大。这三次伏击战被誉为“吕梁三捷”，总计歼敌近千人，其中王家池伏击战更是战果辉煌。

日军在遭受沉重打击后，汾阳、太原的敌人深感震惊。汾阳城内连续数日烟雾弥漫，臭气熏天，原来是在焚烧尸体和举行所谓的“慰悼大会”。在此期间，一一五师在吕梁山区举行了盛大的祝捷大会。然而，就在庆祝胜利的当天，日军驻汾阳司令官却送来了一份挑战书，声称八路军打埋伏的战法不光明正大，要求双方“在兑九峪决一雌雄”。

面对日军的挑战，八路军并未被其激怒，反而以轻蔑的态度回应。他们深知自己的战术优势，并坚信这种战术在中国古代兵法中被誉为至尊战术，即“以己之长，攻彼之短”。日军的挑战书不过是他们挽回面子和显示武士道的愚蠢行为，实际上已经暴露了他们的焦躁不安和黔驴技穷。

一○九师团作为华北地区的老牌部队，其“治安作战”经验虽丰富，但在八路军游击战术面前仍显得束手无策。这一胜利不仅彰显了八路军的英勇善战和战术智慧，也进一步坚定了他们抗击日寇、保卫家园的决心。此后，华北方面军要求所属各部加强防备，以防八路军再次发动伏击战。