1937年8月22日，國民政府軍事委員會(huì)發(fā)布命令，宣布陜北紅軍主力改編為國民革命軍第八路軍（簡(jiǎn)稱八路軍）。朱德任總指揮，彭德懷任副總指揮。下轄第一一五、第一二○、第一二九師，共4.6萬人。10月21日，又宣布將南方八省十三個(gè)地區(qū)堅(jiān)持游擊戰(zhàn)爭(zhēng)的紅軍和游擊隊(duì)，改編為國民革命軍陸軍新編第四軍（簡(jiǎn)稱新四軍），北伐名將葉挺任軍長(zhǎng)，項(xiàng)英任副軍長(zhǎng)，下轄第一、第二、第三、第四支隊(duì)，共1萬余人。

      為挽救華北危局，八路軍改編后立即舉行了誓師大會(huì)，在總指揮朱德、副總指揮彭德懷率領(lǐng)下誓師出征，由陜西三原、富平經(jīng)韓城地區(qū)東渡黃河，日夜兼程，挺進(jìn)山西抗日前線。
       八路軍沒有辜負(fù)民眾的期望，入晉不久便取得了震驚中外的平型關(guān)大捷。
      第一一五師下轄兩個(gè)旅，即陳光為旅長(zhǎng)的第三四三旅和徐海東為旅長(zhǎng)的第三四四旅。陳士榘時(shí)任第三四三旅參謀長(zhǎng)。第一一五師在開赴山西北部雁門關(guān)一帶后，準(zhǔn)備與日軍進(jìn)行一次大規(guī)模戰(zhàn)斗。他們正巧遇上準(zhǔn)備奪取太原的日軍坂垣師團(tuán)向山西平型關(guān)一帶進(jìn)發(fā)。第一一五師師長(zhǎng)林彪當(dāng)即決定發(fā)起平型關(guān)戰(zhàn)斗。
      平型關(guān)戰(zhàn)斗發(fā)起時(shí)，陳士榘被林彪、聶榮臻臨時(shí)從第三四三旅抽調(diào)到師部參與制訂作戰(zhàn)計(jì)劃及指揮。按照對(duì)付國民黨軍的慣例，林彪甚至都考慮好戰(zhàn)斗結(jié)束后將日軍戰(zhàn)俘送到戰(zhàn)區(qū)國民黨方面去展示，因此戰(zhàn)前給戰(zhàn)士們作動(dòng)員時(shí)，強(qiáng)調(diào)要優(yōu)待俘虜，準(zhǔn)備抓1000個(gè)俘虜。這時(shí)的日軍還真有點(diǎn)兒武士道精神，死也不投降。戰(zhàn)斗結(jié)果大大出乎所有人的意料，1000多個(gè)日軍全部戰(zhàn)死，一個(gè)活著的都沒捉到。這么大的伏擊戰(zhàn)沒有抓到一個(gè)俘虜，在紅軍戰(zhàn)史上尚無先例。
      抗日戰(zhàn)爭(zhēng)開始后，為了抓到一個(gè)日軍俘虜，中國軍隊(duì)的許多官兵為此付出了代價(jià)。平型關(guān)戰(zhàn)斗時(shí)，有一位副營長(zhǎng)背起一個(gè)半死不活的日本傷兵，準(zhǔn)備送往急救站，半路上傷兵稍稍緩過勁兒來，一口咬掉了那位營長(zhǎng)的耳朵，氣得旁邊的一個(gè)排長(zhǎng)一刀把那個(gè)日本兵的腦袋給砍了下來。還有一位通信員在收電話線時(shí)，發(fā)現(xiàn)汽車底下躺著一個(gè)日軍傷兵，受了重傷，呻吟不止。通信員掏出紗布準(zhǔn)備為他包扎傷口，那個(gè)傷兵卻揚(yáng)手用刀刺進(jìn)了通信員的腹部。由此可見日軍頑抗到了何等的地步，雙方搏殺的殘酷程度由此可見一斑。此役，第一一五師發(fā)揮了善于近戰(zhàn)和山地戰(zhàn)的特長(zhǎng)，保證了戰(zhàn)斗的突然性，以劣勢(shì)裝備一舉擊斃日軍坂垣師團(tuán)輜重隊(duì)和坂垣師團(tuán)第二十一旅團(tuán)一部共1000余人，擊毀汽車100多輛、馬車200輛，繳獲九二式步兵炮1門、輕重機(jī)槍20多挺、步槍1000多支以及其他大批軍用物資。
      林彪在戰(zhàn)后總結(jié)的《平型關(guān)戰(zhàn)斗經(jīng)驗(yàn)》中曾專門對(duì)俘虜問題指出：“日本兵至死不肯繳槍，一來因日本之武士道的教育、法西斯教育，同時(shí)也因他們對(duì)中國軍民太殘暴，恐怕中國人報(bào)復(fù)?！逼叫完P(guān)一戰(zhàn)沒有一名日軍被俘不能不說是林彪乃至第一一五師一大憾事。曾擔(dān)任過紅一軍團(tuán)司令部作戰(zhàn)科科長(zhǎng)的陳士榘，深知抓獲日軍俘虜對(duì)了解日軍作戰(zhàn)特點(diǎn)的重要性。從此以后，活捉日軍俘虜就成了陳士榘最大的心愿。他把日語“繳槍不殺，優(yōu)待俘虜”等戰(zhàn)場(chǎng)喊話背了個(gè)滾瓜爛熟，為抓日軍俘虜做好了準(zhǔn)備。

      平型關(guān)大捷后，第一一五師一分為二：林彪率主力南下支援娘子關(guān)方面友軍；聶榮臻率領(lǐng)師獨(dú)立團(tuán)、騎兵營、第三四三旅的兩個(gè)連留下開辟晉察冀根據(jù)地。此時(shí)，日軍川岸文三郎第二十師團(tuán)已突破晉東門戶娘子關(guān)，并于11月4日拂曉由平定直撲榆次，企圖直下太原，迂回忻口方面的閻錫山、衛(wèi)立煌主力，以解陷入忻口的坂垣師團(tuán)之圍，結(jié)果一頭撞進(jìn)了從五臺(tái)山南下的第一一五師第三四三旅在昔陽縣以西廣陽地區(qū)設(shè)置的伏擊圈內(nèi)，一場(chǎng)惡戰(zhàn)在所難免。
      廣陽附近山路縱橫交錯(cuò)，四周山巒重疊，有的山溝長(zhǎng)達(dá)數(shù)十公里，利于伏擊作戰(zhàn)，加上時(shí)有山洪暴發(fā)，巨大泥石流的沖擊，公路已被破壞得不成樣子。這時(shí)林彪所率的第一一五師的全部人馬就只有陳光第三四三旅的兩個(gè)團(tuán)(缺6個(gè)連)共4000人。在第三四三旅指揮部，陳光對(duì)大家說：“這種地形十分有利，對(duì)于我們這些經(jīng)常搞運(yùn)動(dòng)戰(zhàn)的人，這太重要了。你們看，這里地形復(fù)雜，又有些樹木，便于部隊(duì)隱蔽，而日軍都是機(jī)械化部隊(duì)，槍炮在這里派不上大用場(chǎng)。他們雖然武器精良，但不靈活，我們?cè)谶@里伏擊他們，既便于隱蔽又利于撤退。”參謀長(zhǎng)陳士榘接過話頭：“川岸文三郎對(duì)自己估計(jì)過高，而對(duì)我們估計(jì)又過低，這正好給了我們一次機(jī)會(huì)，因?yàn)樗麄儽厝皇鞘栌诮鋫?，而我們打的是有?zhǔn)備之仗?！?br />       伏擊圈是林彪在拂曉前部署的，具體分工是：第六八五團(tuán)由團(tuán)長(zhǎng)楊得志和旅長(zhǎng)陳光帶領(lǐng)，負(fù)責(zé)堵截。第六八六團(tuán)由第三四三旅參謀長(zhǎng)陳士榘指揮，負(fù)責(zé)殲滅伏擊圈內(nèi)的日軍。11月3日，戰(zhàn)士們從拂曉一直等到下午3時(shí)，待日軍大部人馬通過后，對(duì)其后續(xù)輜重部隊(duì)發(fā)起攻擊。陳士榘指揮第六八六團(tuán)從兩側(cè)的高山上不斷向狹長(zhǎng)的谷底投彈射擊。日軍輜重部隊(duì)的騾馬受驚后亂蹦亂跳，將大車?yán)脰|倒西歪。在日軍被打得暈頭轉(zhuǎn)向的時(shí)候，陳士榘果斷地命令司號(hào)員吹響了沖鋒號(hào)。指戰(zhàn)員們?nèi)缑突⑾律剑杆贈(zèng)_向公路將敵人切成數(shù)段。剎那間，吶喊聲、刺刀碰撞聲響徹了整個(gè)山谷。
      從廣陽戰(zhàn)斗中日軍第二十師團(tuán)的抵抗程度來看，遠(yuǎn)不如平型關(guān)戰(zhàn)斗中第五師團(tuán)的表現(xiàn)。陳士榘深知俘敵了解軍情之重要，此時(shí)不禁又產(chǎn)生了抓俘虜?shù)哪铑^。正在這時(shí)，有一伙驚慌失措的日軍逃到公路北面的一個(gè)洼地頑抗。陳士榘轉(zhuǎn)身將警衛(wèi)排長(zhǎng)叫來，指著洼地說：“你帶兩個(gè)班沖下去，抓幾個(gè)俘虜！”他從望遠(yuǎn)鏡里目送警衛(wèi)排朝洼地?fù)淙?，心里暗暗高興。他對(duì)這些戰(zhàn)士們充滿了信心，因?yàn)檫@些人都是旅長(zhǎng)陳光從部隊(duì)一個(gè)一個(gè)挑選出來的，不僅體格健壯，而且作戰(zhàn)勇敢。但是在一陣激烈的槍聲過后，警衛(wèi)排很快就回來了，盡管繳了不少三八大蓋，卻沒抓著一個(gè)俘虜，排長(zhǎng)氣呼呼地說：“他們受武士道精神毒害太深，頑固不化，只好把他們消滅了！”陳士榘聽后不免有些失望，隨著戰(zhàn)斗的展開，日軍不斷被殲滅，只怕是活捉日軍俘虜?shù)脑竿忠淇铡?br />       當(dāng)夜幕降臨時(shí)，戰(zhàn)斗已基本結(jié)束，第六八六團(tuán)共殲敵500人以上。在向林彪?yún)R報(bào)了戰(zhàn)況后，陳士榘讓團(tuán)長(zhǎng)李天佑將指揮所移進(jìn)了廣陽鎮(zhèn)。此時(shí)，鎮(zhèn)內(nèi)還有不少殘敵在負(fù)隅頑抗。陳士榘進(jìn)入鎮(zhèn)子，聽到零星的槍聲后，又一次激起了抓俘虜?shù)膹?qiáng)烈愿望。他順著槍聲，來到了一個(gè)小院門口，看到已有不少戰(zhàn)士將院子團(tuán)團(tuán)圍住，一個(gè)戰(zhàn)士正準(zhǔn)備向院子里投手榴彈?！奥?！”陳士榘連忙制止，“有多少鬼子？”“報(bào)告參謀長(zhǎng)，就一個(gè)，鉆進(jìn)了院子，老朝我們打槍?！标愂块耙慌拇笸龋瑢⑹謽尠纬觯骸澳沁€不抓活的，扔什么手榴彈？！”他側(cè)身閃進(jìn)院門，師偵察科長(zhǎng)蘇靜也跟了進(jìn)去。陳士榘貓著腰悄悄摸到窗口旁邊，用剛剛學(xué)會(huì)的日語喊道：“繳槍不殺，寬待日本俘虜！”這時(shí)院外的戰(zhàn)士們也跟著陳士榘用剛學(xué)會(huì)的日語向里喊話，那名日本兵隨后又胡亂放了兩槍。陳士榘耐著性子，盡量用溫和的口氣又喊了幾遍。屋里不再放槍，但仍然沒有人出來。忽然，從屋里傳來生硬的中國話，那聲音里充滿了恐懼。
       陳士榘聽后一陣驚喜，可等了老半天仍不見屋里有任何動(dòng)靜，忍不住一腳踹開了房門，借著月光一眼就看見了明晃晃的刺刀，迅速伸手抓住槍管用力一拖，那個(gè)日本兵嚇得尖叫一聲連忙松手，槍被奪了下來。陳士榘定睛一看，那個(gè)日本兵縮在墻角一個(gè)糧食筐后，糧食擠得他動(dòng)彈不得，看來掙扎了好一陣，加上緊張恐懼孤身一人抵抗，累得汗水把軍衣都浸透了。陳士榘上去一把揪住那個(gè)日本兵，費(fèi)了好大勁兒才將他硬拖了出來。這個(gè)日本兵腰上挎著軍刀，居然還是官佐，只見他嚇得渾身發(fā)抖，汗珠從額頭上淌下來，將陳士榘的軍衣也浸濕了一大片。月光從門窗射進(jìn)來照在那個(gè)日本兵的臉上，別看他沒了槍，可雙手仍死死握著軍刀不放，并稱刀是日本天皇所授不能交。陳士榘用手槍指著他，毫不客氣地伸手一把奪下他的軍刀，嚴(yán)肅地告訴他：“你現(xiàn)在是我的俘虜，必須交出所有武器！”這時(shí)蘇靜等人沖進(jìn)屋子，興奮地大叫起來：“陳參謀長(zhǎng)抓住俘虜了！”
       陳士榘在回憶錄中說：陳參謀長(zhǎng)一奪長(zhǎng)槍，二奪軍刀，活捉日軍的消息很快傳遍了整個(gè)鎮(zhèn)子。大家都爭(zhēng)先恐后地跑來看，因?yàn)檫@是八路軍捉到的第一個(gè)日軍俘虜。當(dāng)時(shí)在第一一五師引起了轟動(dòng)，連林彪都被驚動(dòng)了。經(jīng)審訊，這個(gè)俘虜是日軍第二十師團(tuán)第七十九聯(lián)隊(duì)輜重兵曹加藤幸夫。