1938年3月初，刘伯承开始筹划在日军重要运输线邯长公路上进行作战。他的主要计划是首先让385旅攻击黎城，吸引驻守潞城的日军前来增援，而后由386旅在敌军增援途中发动伏击。

这一天，刘伯承接到386旅旅长陈赓关于在神头岭伏击敌军的作战计划后，特意前往旅里与陈赓及其他干部讨论进一步的行动细节。此时，陈赓正召集各营以上干部开会，布置作战任务。

与上次不同，这次刘伯承一到会场便没有表现出热烈的讨论，而是严肃地开口对陈赓说：“神头岭是岭不是沟，这场伏击战真的能打吗？” 刘伯承这番话的背后，实际上是他根据师侦察科的勘察结果，意识到神头岭并不适合作为伏击地点。

经过侦察，刘伯承发现神头岭的地形并不像预想中的那样适合伏击。过去进行伏击时，常选取的是两侧为山崖、中间为沟壑的地形，便于将敌军包围和打击。但神头岭的情况与此大相径庭，原本在地图上看起来像是一条狭长的山沟，实际考察后却发现是建在山岭上的道路。两侧是开阔的平地，完全没有任何天然的地形优势。因此，刘伯承决定再度亲自询问陈赓的打算。

陈赓听后并未惊讶，直接回应道：“我们早就意识到这一点，但旅里已经统一了意见，决定在神头岭进行伏击。” 刘伯承听后，显得有些急切，他暂停了会议，继续追问：“这么打，有把握吗？地形真的经过充分勘察了吗？”

陈赓耐心地解释道，虽然神头岭的地形确实不理想，但他早已经带人进行过实地勘察，并且得出结论：尽管如此，旅里的统一意见是，选择这里反而更有保障。他解释了四个主要理由：

首先，尽管神头岭两侧是光秃的山梁，但路两旁却有许多国民党留下的废弃工事，这些工事为我军提供了理想的隐蔽位置，足以用来设置伏兵。

其次，正因为敌人也知道这里并非理想的伏击地点，可能会产生疏忽，他们在这里的警惕性会大大降低。因此，我军正是利用敌人的轻敌心理，决定在此埋伏，出其不意地攻击。

第三，尽管神头岭的道路较窄，不便展开大规模作战，但如果日军的队伍庞大，同样也难以在狭窄的地形上展开。占据有利地形后，能以灵活的战术压制敌人。

第四，情报显示，潞城日军的兵力已增至3000多人，而面对如此庞大的敌军，我军可能会处于劣势。然而，可以通过派出一支小分队绕到潞城背后，打击敌人，扰乱其增援计划，从而降低敌人的兵力投入。

陈赓详细阐述这些策略后，刘伯承听后露出了满意的笑容。他对陈赓和在场的干部们说：“陈赓考虑的，正是我想要讲的，咱们的想法完全一致。”

刘伯承进一步指出：“没有哪个地方总是能找到理想的伏击地，敌人已经多次经过这里，肯定放松了警惕。我们正是利用这一点，要反其道而行之。况且，工事可以藏得非常好，一些小型的藏匿点完全可以隐藏一个班，夜间一旦设伏，敌人进来就能被困住。” 刘伯承强调，此外，我们可以先用一个连的力量在敌人背后出其不意地发起攻击，这样就能让敌人产生恐慌，撤回一部分增援，从而增加我军的胜算。

不久，神头岭伏击战的作战计划迅速上报至八路军总部。刘伯承亲自致电朱德和彭德怀，汇报作战构想，并得到了两位领导的大力支持。

事实证明，神头岭伏击战在陈赓的掌控下取得了巨大成功。战斗打响后，日军完全没有预料到我军会选择这个地方设伏，毫无准备的他们迅速陷入混乱。我军以猛烈的炮火和手榴弹猛攻，敌人很快就被打倒，无法组织有效的反击。经过短短几个小时的战斗，至下午四点时战斗结束，我军以240人的伤亡代价，歼灭了1500余名日军，缴获了550余支长枪和手枪。

战斗过程中，敌军的骡马受到惊吓，四散逃窜，我军最终收拢了600余匹骡马，并缴获了大量的军用物资。这一战成为抗日战争史上的一场经典胜利，不仅极大打击了敌人的士气，也极大鼓舞了我军的战斗信心，为后续的抗战胜利奠定了基础。