1945年7月，中国人民抗日战争已转入战略反攻的最后阶段。值此大敌将溃、胜利在即之时，国民党顽固派却肆意破坏抗日民族统一战线，把矛头指向英勇抗战的中国共产党及其领导的人民军队，公然调集11个师，大举进犯陕甘宁边区。
为了彻底粉碎国民党顽固派扩大内战的阴谋，防止敌军发动新的攻势，遵照中共中央军委的命令，陕甘宁晋绥联防军司令部成立了爷台山反击战临时指挥部，统一指挥参战部队作战。临时指挥部设在新正县马栏（今陕西省咸阳市旬邑县马栏镇）。在司令员张宗逊、政治委员习仲勋的指挥下，参战部队以新编第四旅五个营为主攻部队，第三五八旅为助攻部队，教导第一旅、第二旅为预备队，向爷台山发起进攻。为配合作战，关中分区将1129人组成56个游击小组，将37人组成3个爆破小组参与作战。
各参战部队在马栏镇集结后，临时指挥部召开营以上干部动员大会，由张宗逊作具体战斗部署，习仲勋作政治动员。8月7日，朱德、彭德怀再次致电蒋介石、胡宗南，要求撤退来犯的国民党军，对居民损失予以赔偿。蒋、胡仍置若罔闻，八路军各参战部队遂从马栏镇出发，向预定作战地域前进。爷台山临时指挥部也随之前移至距爷台山10公里的兔鹿村（今陕西省咸阳市淳化县铁王镇）。
8月8日晚，新四旅、警一旅各分队在民兵向导的带领下，隐蔽进入预备阵地。随着3颗红色信号弹腾空而起，参战部队全线出击，激烈的爷台山反击战打响了。
十六团一营一连负责进攻胡家咀。在连长范文丛和指导员高俊的率领下，一连顺利插进阵地。七七一团二营六连负责进攻孟户梁。部队以迅雷不及掩耳之势向碉堡之敌发起猛攻，打得敌人措手不及，只用了十多分钟，全歼暂编五十九师三团三营七连又一个排，缴获轻重机枪6挺、步枪60支及弹药一批。七七一团一营一连负责进攻熊家山。部队从小路绕到敌人背后，趁其不备，突然袭击，打得敌人无处可藏。
担负攻击爷台山主峰之敌任务的新四旅十六团，是个老红军团。受领任务后，十六团一营二连连长刘光荣带领全连，迅速夺取了距主峰不远的独立屋。正欲向主峰冲击时，敌军直扑而来，双方开始了争夺独立屋的拉锯战。战斗中刘光荣壮烈牺牲。二连战士（剩约一个排）在营长任英魁的率领下继续发起进攻，但是几次进攻均未奏效。在二营四连赶来增援后，任英魁再次带领战士向主峰之敌发起冲锋，冲锋中，他不幸中弹牺牲。为迅速解决战斗，临时指挥部命令三五八旅八团投入战斗，配合新四旅十六团攻取爷台山。
8月9日拂晓，三五八旅八团副团长徐立树带领团、营、连三级干部和作战参谋，对进攻方向、道路和敌工事位置及其重要火力点、火力联系等进行观察，很快拟定出作战方案：命令二营攻击主峰，三营攻击老庄子、宋家洼，一营为预备队，并安排3门山炮、8门迫击炮和团机炮连集中火力压制敌人。
8月9日10时，八团二营六连在炮火掩护下，迅速进入预备阵地，待我军炮火摧毁敌主碉上层火力点后，立即向敌军阵地发起冲锋。忽然，敌机枪火力恢复，冲击受阻。一班班长张殿山一跃而起，几步冲到机枪工事右侧，乘敌换弹间隙，抓住通红的枪管，将枪连人拖出工事，生俘敌射手，缴获了机枪。一排三排乘势冲进外壕，主碉之敌即成瓮中之鳖，20多个敌人爬出碉堡缴械投降，爷台山主峰就此攻克，胜利的红旗在主峰山头高高飘扬。随后，三五八旅八团三营又先后攻克了老庄子、宋家洼等最后5个碉堡，夺回所有阵地。到8月10日，整个战斗结束，我军全歼入侵之敌五个连，毙敌营长、副营长各一名，俘敌连长以下100多名，缴获轻重机枪19挺及大批枪支弹药，取得了爷台山反击战的彻底胜利。