抗战爆发后，陈赓历任第三八六旅旅长、太岳军区司令，他不但注重战略把握，也注意战术运用，在太行山的崇山峻岭中创造了伏击战、破袭战、围困战的著名范例。
神头岭巧妙设伏
1937年8月，红四方面军三十一军在陕西省富平县改编为国民革命军第八路军一二九师三八六旅，陈赓任旅长，全旅约5700人。9月30日，三八六旅在师的编成内东渡黄河开赴华北抗日前线，10月18日挺进到山西打击西进的日军，先后取得长生口、七亘村、黄崖底等战斗的胜利。接着，派出小分队和工作组深入太行山区的广大地区，创建根据地。
1938年3月5日，一二九师师长刘伯承、政委邓小平亲自来到三八六旅，与陈赓商议，准备在邯（郸）长（治）公路的黎城、东阳关、涉县之间寻找敌人的弱点，伺机予以伏击。
陈赓与刘邓首长商议后，制定了袭击黎城，吸引潞城的敌人来援，在潞河村地区埋伏歼灭援敌的作战方案。作战方案确定后，全旅就开始投入紧张的战备工作。刘邓首长走后，整整一天陈赓都在思考着，注视着地图，心里反复斟酌，究竟把伏击战场设在哪里比较有利。
第二天上午，陈赓召开了团以上干部参加战前准备会。陈赓传达了师首长批准的作战方案，又介绍了战场的形势和敌我双方的情况，最后他说：“现在的中心问题是要选择一个最佳的伏击场地。”
大家听后都很兴奋，不约而同地围到地图前，你一言，我一语，议论纷纷。最后，目光都集中到了神头岭。从地图上看，神头岭确实是一个设伏的好地方。地图标示出那里有一条深沟，公路从沟底通过，公路两旁山势陡险，既便于隐蔽，也便于出击。整个邯长线上，这里是理想的设伏地。大家都同意把伏击地点设在神头岭，然后目光都集中在陈赓身上，等待他决定。
不料，陈赓并没有说出大家期待的话，却反问道：“神头岭的地形谁实地看过？”
大家你看我，我看你，说不出一句话，因为谁也没有顾得上去看。陈赓笑了。他说：“我们这不是纸上谈兵吗？刘师长（刘伯承）常讲：‘五行不定，输得干干净净。’靠国民党的老地图吃饭，要饿肚子啊！我看，会暂时开到这里，先去看看地形好不好？”随后，他宣布散会，带着十几个旅、团干部骑着马驰向神头岭。
经过实地考察后，陈赓决定：伏击战就在神头岭打。一个团在左，一个团在右，埋伏在公路北边的国民党废旧工事里。补充团则埋伏在对面的方向。同时抽一小支部队向潞河村方向游击警戒，伺机炸毁浊漳河上的大桥，切断两岸敌人的联系。另派一个营在潞城方向警戒，切断敌人的退路。
一切部署完毕后，陈赓又沉思了一会儿，突然说：“潞城有3000多敌人，我们的兵力是有点不足，再抽一个连出来，绕到潞城背后打游击去，吸引敌人。”
3月15日傍晚，部队出发了。第二天凌晨4点半，部队进入埋伏地点。国民党军的旧工事都被利用起来，不多时，对黎城的佯攻也打响了。
9点左右，侦查员报告1500多敌人出了潞城前来支援黎城，已经到了微子镇。
敌人很快进入了我军的伏击地，步兵、骑兵、大车队都过来了，后卫连也紧随着走进了伏击圈。顿时，陈赓命令发出攻击信号。瞬间，平静的山梁变成了一座火山，伏击部队一起开火。
战斗正紧张，陈赓亲自拄着拐杖率领支援部队来到村中，他挥着手杖高喊：“快上，把敌人赶到山梁上去！”
陈赓大无畏精神感染了全体指战员，大家不顾一切地扑向敌人。残敌很快被消灭。这场战斗持续了2个小时，共毙伤俘敌1500余人，缴获长短枪500余支、子弹万余发。潞城和黎城的援敌由于陈赓布置的伏兵阻击，无法前来支援。这次闪电式的围歼战，打得敌人失魂落魄。日军在资料里承认，这次战斗是“典型的伏击战”。
破袭战中亮利剑
1940年1月，陈赓率领三八六旅进入太岳区。夏天，太岳军区成立，陈赓兼任司令员，统一指挥该区的八路军和决死队。这一段时间，日军依托平汉路向东扩张，将抗日根据地分割成若干小块，施行残酷的“扫荡”“蚕食”和“清乡”，以致华北抗日根据地大片土地迅速变为游击区，只剩下几个县城还在八路军的手中。面对这一险恶局势，4月11日，中共中央北方局在黎城召开太行、太岳、冀南地区的高干会议。陈赓骑马赶到，一时间，名将云集在小小的黎城谭村。他们之中有刘伯承、邓小平、左权、聂荣臻、吕正操、陈锡联等人。
大家聚集在一个农家院开会，左权副参谋长在院子里走了几步，在树下站住，说：“彭总有个想法，由荣臻和伯承同志再度协力，从南北两面对正太路来个大破袭，打通晋察冀和太行区的联系。”
陈赓接话说：“正太路我们搞它好几次了，破坏了敌人又修。这次我们应该集中力量把它彻底搞掉，让敌人的铁路运输瘫痪。”
聂荣臻素以稳重著称，说话不紧不慢：“我认为，完全搞掉正太路，将两个区域连在一起，这个计划能够实现，当然很好，但不够现实；至于对正太路进行破袭，我完全赞成。”
刘伯承随即发言表示支持。邓小平最后说：“我们破击敌人的正太路并不是在正太路摆开架子和敌人决战。破击之后，荣臻同志可以向北撤，回你的晋察冀；我们向南撤，再回晋东南。如果敌人报复，钻到大山里去，那就得由我们牵他的牛鼻子了。”
8月14日，陈赓带领七七二、一十六、二十五、三十八共4个团，迎着初升的太阳，穿行在谷子低头、苞谷须红的田野和崇山峻岭间，前去执行破袭任务。
8月20日夜，正太线四周一片宁静。准备破袭的部队都开到了敌人的鼻子底下。宁静反而使人焦躁。陈赓把大衣卷垫在炕上，半躺着，努力使呼吸均匀。他很想在总攻前迷糊一阵，以便在指挥时连续不眠。可是，睡不着。他站起来，刚跨出门槛，就感到大地开始抖动，如地震一般。信号弹升起，闪烁的亮光让人兴奋。一阵阵枪声不时从前沿阵地传来。机枪的连射和**的点射交织在一起，炮弹的爆炸声又在填补每一个间隙。震惊中外的百团大战打响了。陈赓带着几个参谋人员向前线走去。他们摸黑来到七七二团指挥所，发现进袭平定西南敌人的重要据点冶西村的战斗很不顺利，敌人凭借土岗做天然屏障，又构筑了纵横如蛛网似的工事，使得两个连攻了一晚都没有拿下，只好退回。 陈赓看看新勾勒出的地形图，说：“16时再攻一次。带上迫击炮，多几个攻击点。”说着，命令通讯员去喊迫击炮连连长。
第一营营长说：“是！司令员。我这次再攻不下来，叫弟兄们抬着我的尸体来见你！”
陈赓鼓励：“不要搞匹夫之勇！你是指挥员，遇事要多动脑筋，让你那一营人个个都动起来。”
迫击炮连调上来了，陈赓亲自指挥迫击炮射击，在连续的射击中，冶西村战壕中敌人的机枪哑了又响，响了又哑，双方形成对峙。营长的军服上衣敞开了，枪带也解下了。陈赓用望远镜观察着前方的铁丝网，命令二连和三连分开迂回进攻。铁丝网被炸开一个洞，敌人又缩回最后一道战壕，拼命射击，并且开始放毒气……营长气喘吁吁大喊：“集束手榴弹！”一时间，捆成堆的手榴弹扔出去，战壕崩溃了，八路军从土坑里冒出来，呐喊着冲锋，除了10多名残敌拼命奔跑躲进树林，其余全部被歼灭。
陈赓用军帽擦着脖子上的汗，笑着说：“这还差不多。”
百团大战第一阶段结束后，9月21日，陈赓接到了进行百团大战第二阶段作战命令。刘邓首长命令他指挥三八六旅、决死一纵队两个团，攻占榆社、沿毕、王景等3个据点。
榆辽公路是敌人深入根据地的平辽公路的前锋段，榆社县城的守敌是板津大队的藤本中队，有220多人和伪军60余人。沿毕有敌20余人，王景有敌70余人，都构筑了坚固的工事和碉堡。
凌晨，攻击榆社县城开始。敌人胡乱打了一阵枪，见攻势不强，竟从碉堡里朝外喊：“你们不要攻啦，你们攻不下！”
战士们把山炮抬到离西门约50米的一座楼上，从炮膛里直接瞄准敌城楼火力点。各种武器一齐开火，子弹像火焰一样朝着洞口倾泻。敌人炸开了窝。慌乱中，敌人朝外扔毒气筒，四架敌机也怪叫着俯冲。为避免过大伤亡，参谋长周希汉命令各团暂停进攻，巩固已占阵地，防敌反扑。
第二天上午，陈赓和周希汉一道摸到敌人阵地前面，观察敌人工事上的枪口、炮口和上下角度。陈赓压低声音指指两个大碉堡，说：“先抠了这两个眼珠子，再扫掉其他的胡子眉毛。”
周希汉说：“行。部队正在绑云梯，准备登30米的峭壁。”
有战士喊道：“毒气！毒气！”敌人拿出他最后的手段，将毒气喷射过来，一股大蒜似的焦烟味热烘烘地扑来。陈赓被呛得咳嗽起来，喉咙里痛得像刀割。周希汉叫人拿来湿毛巾给陈赓捂住脸，并要陈赓到后方指挥所去。陈赓摘了眼镜，不住地淌着鼻涕眼泪，他用力挣脱了周希汉的手：“我要看到你们打下榆社再走！”这时，壕沟里充满了窒人的浓烟，连天空都看不见了。空中黑烟翻滚，响声雷动，只能依稀看到正在俯冲的敌机倾斜的机翼，接着，壕沟里又是一阵山崩地裂的炸弹爆炸声。
陈赓提议：“快，开个诸葛亮会！”。
陈赓说：“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边的一些房子，只要大家再顽强些，一定可以攻下来！”
“上面攻不进，从底下挖！”有人出了个点子。
陈赓高兴地说：“好！老鼠打洞，用棺材装上炸药，让敌人坐坐土飞机！” 部队立即从榆社中学西北角的峭壁上，对准围墙里敌人的高大碉堡，开始紧张的坑道作业。战士们日夜苦战，挖了近一个昼夜，25日16时45分，坑道作业胜利完成。站在坑道口“督战”的陈赓兴奋地喊着：“送炸药！”一棺材炸药运到了敌人脚底下。“轰隆”一声巨响，整个榆社城像发生了强烈地震。突击部队趁着敌堡崩塌、硝烟冲天之际奋勇冲击，突入敌核心阵地，用激烈的白刃格斗结束了榆社城的战斗。
在敌寇开始逃窜时，藤本中队长在中学的东南角自杀了。头颅被其部下割掉，带着逃了出去……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，将藏匿在那里的残敌全部肃清。
顽强的沁源围困战
1941年8月，陈赓担任新组建的太岳纵队司令员兼太岳军区司令员，领导着三八六旅、决死一纵队、二一二旅等主力部队和整个太岳区军民，对日军所谓军事政治经济“总体战”，开展了英勇顽强的斗争。然而，根据地的形势却越来越严峻。日军在遭受百团大战重大打击后，以“铁壁合围、反复合击”的战术疯狂向太岳根据地进行报复。此间，陈赓和太岳区委书记薄一波一同召开了联席会议，确定了新时期的斗争策略。他们特别研究了沁源的斗争形势。
中共太岳区党委、八路军太岳纵队兼太岳军区主要领导人薄一波、陈赓等及时分析了沁源敌我双方斗争的实际情况。经过反复考虑、权衡利弊后，作出决定：对于盘踞沁源的日军不再使用“两面政权”的斗争策略，而是针锋相对地提出了“长期围困、逼走敌人”的斗争方针。具体来说，就是要把沁源县城及其他各据点周围的群众全部动员转移出来，实行彻底的空室清野，给入侵的日军留下一个“没有人的世界”，并对其主要补给线实行彻底性破坏，断绝其交通运输，最终迫使敌人退出根据地。这是一个带有创造性的重大决策？
附近的部队、民兵全部动员起来。沁源外的交通要道“二沁大道”（沁源到沁县）长达近百里的交通线两旁10里以内，15000名群众迅速实行了有组织的大转移，1600平方公里的地方成了“没有人的世界”。群众自动毁掉不能带走的东西，连村里的水井也填平或者倒入粪便。他们背井离乡，备尝艰苦，敌人不退，绝不回家。
1943年10月17日，太岳军区司令部情报科长刘桂衡半夜收到临汾城内传来的情报：东京日军参谋本部，从华北各地抽调旅长、联队长和少佐百余人及军官学校学员共180余人，组成军官战地参观团，由旅团长服部直臣少将率领，乘汽车沿临屯公路进入太岳区，作战地实地参观，领略冈村宁次司令官的军事杰作。陈赓得知来自敌人内部的情报十分可靠，正巧第三八六旅旅长王近山率领一十六团赴延安在临汾停留。于是，陈赓十万火急命令，要王近山率领一十六团于临屯公路上设伏，务必全歼这个日军参观团。
在太岳军区司令陈赓和太岳区党委的指挥下，长期围困和打击迫使日军退守到沁源城内草坡下的一片地堡和窑洞中。1944年1月17日，党中央机关报《解放日报》发表了《向沁源军民致敬》的社论，指出“模范的沁源，坚强不屈的沁源，是太岳抗日民主根据地的一面旗帜，是敌后抗战中的模范典型之一”。