1945年9月中旬，我晉冀魯豫部隊在劉、鄧指揮員率領下，打響了上黨戰役，向蔣軍閻錫山部發動了進攻。
這次戰役的關鍵就在於奪取長治城，劉司令員決定使用「圍城打援」戰術，通過在長治城的東、南、西三面同時攻城，放開北面的口子，引誘敵軍增援，在野戰中殲滅敵人。
到9月24日，劉鄧大軍已攻佔城關據點多處，預定於當晚開始攻城。
正在這個時候，閻錫山派援兵來了，他從太原出動了三個師7000人，已到達子洪鎮以南，看來了是來增援長治的。
9月28日得到這個消息時，劉司令員緊鎖的雙眉一下子就舒展開了，高興地說：「好，敵人終於送上門來了！」
不過，究竟是繼續攻城呢，還是先打援呢？
劉司令員走到懸掛著的大幅作戰地圖面前，仔細估量，然後踱來踱去，反覆思量。
最終他當機立斷，決定採取「假攻城真打援、先打援後攻城」的辦法。
敵方援軍的行進出奇地緩慢，每天不過二三十裡（後來才知道他們的士兵帶了太多彈藥，影響了行軍速度）。
劉司令員命令陳再道指揮冀南縱隊和一部分其他軍隊繼續攻城，但不是真攻而是佯攻，不過要做成真攻的樣子，還要擴大攻城的聲勢，以加急長治守敵呼救之聲，促援敵快快前來。
打援的部隊分為左右兩翼：右翼隊由李達和陳錫聯指揮，以太行縱隊為主；左翼隊由陳賡指揮，以太嶽縱隊為主。
此外，劉鄧又派一個獨立支隊到北面，由北面尾擊南援之敵。
這又是一個鉗形攻勢，又是一個口袋陣，擺在白晉線兩側。
打援的命令剛剛下達，第二天就發現援軍不是3個師而是5個師，不是7000人而是12000人。
劉司令員高興地說：「很好嘛，原計劃我軍以攻城為主，閻錫山不會派這麼援軍來，沒想到卻讓我們釣了一條大魚！」
雖然敵人援軍數量超出預期，但劉司令員不為所動，仍以10000人打長治，20000人打援，陣勢不變。
9月30日，敵情又發生了變化，援敵突然離開白晉線，沿虒亭、屯留間公路前進。
敵變我變，原來的陣勢是根據當時的敵情布置的。現在敵不就我勢，我就去就敵勢。
劉司令員順勢轉移兵力於虒亭、屯留公路兩側，陳錫聯為右翼、陳賡為左翼，依然是鉗形攻勢。
同時，改右翼隊的十七師與獨立支隊尾敵援軍跟進，還是一個口袋陣。
10月2日，打援主力遭遇閻軍於預期地區，當即從正面誘敵繼續前進，並扼住虒亭，斷敵退路，將敵援軍合圍於老爺嶺、磨盤堖至榆林一帶。
閻軍發現被圍，立即利用山地構築工事，進行防禦。
那裡是三座鼎足對峙的山峰，地勢險要，自古為軍事要衝，據守這個地方，易守難攻。閻軍火力很強，劉鄧部隊彈藥十分缺乏。
一天夜裡，劉司令員由李達和陳錫聯陪同，到前沿部隊視察。他聽到前線槍聲特別稀疏，他雖然明知彈藥少，還是怔了一下。他問為什麼槍聲這麼少？
陳錫聯答道：「現在每個老兵只有5發子彈，我們正在想辦法抓俘虜。抓到一個閻錫山的兵可以得到200多發子彈。他們每個兵都攜帶有300發子彈，100發自己用，200發是送到長治去的。」
劉司令員聽了高興起來，說：「消滅這股敵軍，油水不小哩！」
激戰幾天以後，情況又讓劉司令員大吃一驚，原來援軍不是最初得知的7000人，也不是繼續偵知的12000人，而是20000人。不是5個師而是8個師，還有2個炮兵團。
這股援軍的總指揮是敵第七集團軍副總司令彭毓斌，副總指揮是胡三餘，兼炮兵司令。
雙方兵力都是20000人，旗鼓相當。但是劉司令員必須速戰速決。他迫不得已打這一仗，必須趕快回去守大門，不能誤了大事！
又到了一個敢於決斷的關頭，劉司令員當機立斷，改變部署，從長治圍城部隊10000人中，調陳再道冀南縱隊6000人火速趕來，投入打援戰鬥，留下地方部隊繼續圍攻長治城。
劉司令員命令陳再道白天開進，「示形於敵」，使敵人聞風喪膽，加劇軍心動搖。
為了不讓被圍的敵人作困獸之鬥，又採取「圍三網一」的辦法，在北面敞開一個口子，給敵人虛留一條生路，以便在運動中予以分割包圍殲滅。
同時命令部隊猛攻陣地兩翼的磨盤堖和老爺嶺，壓迫敵人脫離陣地北逃。
陳賡縱隊的一支部隊迂迴攀登，佔領老爺嶺山北的水源。
閻軍本已飢餓、疲勞不堪，這時又陷於乾渴的困境，自然軍心大亂。
在劉司令員急切的等待中，陳再道冀南縱隊來到了，他們從左右兩翼隊的中間貫串到底，與左翼的追擊部隊會合於榆林以北的趙村。
10月5日，各路打援部隊猛烈穿插追擊，敵人潰不成軍，紛紛繳械投降。
到10月6日，閻錫山手下這20000援軍，除了大約2000人逃入沁州城以外，全部被殲。
援軍總指揮彭毓斌在突圍中被擊斃，副總指揮兼炮兵司令胡三餘等10多名高級軍官當了俘虜。
劉鄧大軍原計劃是圍攻長治城，沒想到卻意外地釣到了一條「大魚」。這是劉司令員對「圍城打援」這一戰術的巧妙演繹，原理正是古代兵法中所說的：「攻其所必救，消滅其救者」。
閻錫山援軍被全殲兩天以後，被困長治的閻軍總指揮史澤波從向西突圍。
劉司令員早已料到這一步，命令圍城部隊跟蹤追擊，又命令已騰出手來的太嶽縱隊直出沁水兜擊。
10月12日史澤波就擒，上黨戰役結束，共殲滅閻軍11個師和1個挺進縱隊，共計35000多人。劉鄧部隊傷亡約4000人。
至此，劉司令員這位開國名帥巧妙演繹「圍城打援」這一戰術，以31500人殲敵35000人，打了一個在戰場上以少勝多的大殲滅戰，成為名垂軍史的又一經典戰例。