陈赓抽调1个连守住戴家垴，坚决不让敌人突破。第772团第10连奉命开上戴家垴，同10倍于己的日军浴血奋战，顽强坚守了4个多小时，全连指战员全部壮烈牺牲，阵地终于失守。
正在这时，第689团赶上来了，他们连脚步都没有停，一个勇猛的冲锋，就把阵地夺回来了。日军组织力量进行了一次又一次的反击。第689团的指战员们沉着应战，日军实施炮火准备，他们隐蔽在工事里；敌人步兵冲锋，他们用手榴弹炸；敌人冲到阵地前沿，他们端着刺刀跃出工事，高呼着“杀”声把敌人赶下去。
刘伯承通过望远镜注视着戴家垴阵地的战况，深为第689团指战员们的大无畏气概所感动，情不自禁地说：“689团打得多英勇啊！”
“真是好样的”，在一旁观察的徐向前深有同感，“115师的战士有一股子顽强劲。”
长乐村口英勇的阻击战有力地保障了河谷里的歼灭战。第771、第772团和后来赶上来的第769团一部，集中力量朝分割开来的敌人反复冲杀。敌人一开始还指望前队掉头救援，抵抗比较顽强，后来发现援兵迟迟不到，便变得沮丧了。第129师的指战员们越战越勇，渐渐把敌人大部消灭了。
下午3时，师前方指挥所得到报告：从蟠龙方向来了一股援敌。这个方向本来是国民党第3军负责打援的，可是日军的援兵竟毫无阻挡地过来了。刘伯承皱起眉头：“曾万钟搞的啥子名堂嘛！”急令第772团派一支小部队以侧翼抄袭的战法扭住它。下午5时许，辽县方向又增来千余敌人，全线战况空前激烈。
刘伯承认为继续消灭援敌已无把握，巩固胜利已成必要，于是命令第769团、第689团各抽1个连，分散开来，形成游击网，从侧翼打击、迷惑日军，掩护主力撤退。
长乐村战斗结束后，各路敌军怕重蹈覆辙，纷纷回撤。由昔阳进占辽县的日寇，在苫米地率105联队回援长乐村后，处境也处于孤立。4月16日，115师第5支队和冀豫支队开始围攻辽县，同时独立支队在辽县至和顺公路上破坏交通，准备堵击逃敌。辽县之敌在八路军围攻下，弃城北逃，八路军收复辽县。19日，又乘胜收复和顺，逼近昔阳。
沁县的日寇，在八路军总部特务团和当地游击队的不断袭扰打击下，于4月19日弃城南逃，115师344旅主力和决死第1纵队根据总部的命令，展开追击。在白家沟附近，344旅追上敌人的后卫部队，经激烈交战，歼其一部。当晚，追击部队夜袭逃入峰岩之敌，又歼其一部。20日，敌遗弃所有辎重，轻装南逃。
到4月25日，八路军相继收复榆社、武乡、沁县、沁源、襄垣、安泽、屯留、长子、平顺、壶关、潞城、黎城等十多座县城，使长治之敌处于孤立。27日，长治、高平、晋城之敌慑于八路军强大攻势，同时弃城向同蒲路南段撤退，八路军乘胜追击，又歼敌近千。至此，历时23天的反敌9路围攻战役胜利结束。