越口这颗硬钉子就被硬生生砸碎。突破后，孔名臣旅毫不耽搁，立即按照命令东进，接管灵丘防务，监视涞源方向。而冯瑞年旅则继续向东北穿插，他们的目标是应县东北的梨树坪、义井一带，将与陈大海旅形成犄角之势。
东路军：在东路，赵福生旅（独21旅）和孔捷旅（独25旅），在张铁柱的炮二旅强大火力支援下，向广灵发起了迅猛进攻。
广灵驻守着日军第9旅团旅团部及两个大队，兵力不容小觑。然而，在八路军绝对优势的炮火面前，日军的抵抗显得徒劳。炮二旅集中了86门火炮，对广灵县城及其外围阵地进行了饱和式轰击。观测气球高高飘荡，炮兵参谋们根据气球传回的数据，不断修正诸元，炮弹如同长了眼睛般落在日军的指挥部、炮兵阵地、弹药库和密集的步兵队列中。
城内日军第9旅团长试图组织反击，但部队刚冲出城门，就遭到预设炮火的覆盖性打击，死伤惨重。战斗持续到二月四日下午，广灵城墙被轰开数道缺口，赵福生旅和孔捷旅的步兵突入城内。
巷战中，八路军充分发挥了班组火力优势。步兵班以冲锋枪和轻机枪为核心，逐屋清剿，遇到坚固房屋，要么召唤60mm迫击炮近距离轰击，要么直接用炸药包爆破。pak40反坦克炮甚至被推上街道，用于轰击日军据守的砖石楼房，一炮下去，往往半面墙都没了。
至二月四日傍晚，广灵守敌大部被歼，仅少数残敌趁夜色突围逃往蔚县方向。赵福生和孔捷并未让部队过多休整，留下必要兵力打扫战场后，主力迅速前出至广灵以西、以北的碳堡、火烧岭、暖泉一线，依托有利地形，开始紧急构筑野战防御工事。挖战壕、设置铁丝网、布置雷区、构建反坦克炮阵地……战士们挥汗如雨，因为他们知道，这里将是阻击蔚县、阳原方向日军援兵的关键。
就在三路大军高歌猛进的同时，几支特殊的部队，正利用夜色的掩护，向着大同方向秘密运动。
