10月下旬，日军三十六师团冈崎大队约500人，瞎打乱撞来到了八路军总部设在辽县、武乡县、黎城县交界地区的黄崖洞兵工厂。该兵工厂是八路军总部在华北敌后建立的最大的武器弹药生产基地，曾被朱德誉为八路军的“掌上明珠”。接到日军进犯黄崖洞兵工厂的报告后，彭德怀立即命令一二九师三八六旅赶往黄崖洞打退日军的进攻。日军见八路军大队人马来援，在兵工厂内放了一把火后即逃离了此地。随后，冈崎大队由黄崖洞西犯，很快就窜到了左会、刘家咀地区。不过，在抗日根据地军民的袭扰之下，冈崎大队于10月28日被迫撤到武乡县蟠龙镇关家垴附近，准备夺道武乡，退回沁县。恰巧，刚打完榆(社)辽(县)战役的八路军一二九师，此时就在蟠龙镇附近休整。决不能让冈崎大队退回老巢!彭德怀决心消灭这股日军。随即，彭德怀赶回八路军总部，与左权等人研究制订具体的作战计划。
日军先机而动进占关家垴，左权指挥八路军总部特务团提前发动夜袭
10月29日下午，彭德怀从黎城火速赶到武乡县蟠龙镇石门村，决定亲自坐镇指挥。左权及一二九师师长刘伯承、政治委员邓小平等人也先后赶来。当晚，彭德怀召集一二九师的师、旅干部开会，正式下达八路军总部的作战命令：由刘伯承、邓小平指挥一二九师三八六旅、新编第十旅各一部，三八六旅旅长陈赓指挥一二九师三八五旅一部和决死第一纵队二十五、三十八团各一部，彭德怀亲自指挥总部炮兵团山炮连，于10月30日凌晨4时对日军冈崎大队发起攻击。具体攻击部署是：三八六旅七七二团和总部特务团为一路，从关家垴东北、东南侧攻击;三八五旅七六九团为一路，从关家垴的西北侧与前一路并肩攻击;决死第一纵队为一路，由南向北推进，在关家垴南侧对日军的左翼进行牵制;新编第十旅为一路，由西向东封锁日军西逃之路。会议结束后，各路参战部队迅速向指定的攻击位置进发。
正当八路军进行合围时，日军冈崎大队或许是觉察到了即将降临的厄运，连夜占领了关家垴。关家垴位于太行抗日根据地的腹心地区，在武乡县蟠龙镇砖壁村正北13里处。这一带山岭起伏，沟壑纵横。关家垴是群岭环抱的一个高高的山岗，山顶是一块方圆几百米的平地，很适合排兵布阵。其北面是断崖陡壁，下面是一条深沟，东西两侧坡度较陡，只有南坡比较平缓，可作进攻路线。因此，关家垴可谓易守难攻之地。关家垴南坡上面原住着50余户姓关的人家，沿山壁构筑了一孔连一孔的窑洞。此时，村里的人早已转移出去了。南坡的对面是一个比关家垴更高的叫柳树垴的山岗，与关家垴互为掎角，从柳树垴上可以用火力控制通往关家垴的小路。冈崎大队在占领关家垴的同时，也占领了柳树垴，并连夜在两地构筑工事，挖了坑道，拆下当地住户的门窗架在上面，筑成了隐蔽所。在关家垴山顶的平地上，日军也架起了几挺机枪。这样一来，日军就在关家垴和柳树垴布成了一个严密的火力网。
10月29日23时左右，左权忽然接到日军冈崎大队已占领关家垴和柳树垴的报告。他看了看表，离预定的总攻时间还有5个小时。敌情的这一变化，对八路军的攻击十分不利。原本山路就很狭窄，大部队难以展开，从现在的情况来看，进攻关家垴就更加困难了。眼下的这一场战斗，很可能是一场恶战。左权不禁有些担心。改变作战计划已不大可能，彭德怀已经下了作战命令，并且一再强调务必要歼灭这股日军。所以左权此时想得更多的是如何指挥部队去取得这场作战的胜利。经过慎重考虑后，左权决定让八路军总部特务团利用黑夜提前发起攻击。
下定决心后，左权把特务团的团、营以上军事干部召集到指挥所，交代任务：第二营从侧后摸到关家垴山顶，30日凌晨3时发起攻击，除掉山顶上日军的机枪阵地;第三营从关家垴和柳树垴中间突击，斩断两股日军之间的联系，得手后向西突进，摸黑逐个消灭窑洞里的敌人;其他两个营从西北岭插上，防止敌人逃回武乡。左权特别强调，特务团的总任务是掩护兄弟部队按时进入阵地，然后来个中间开花，与兄弟部队配合，一举歼灭敌人。部署完毕后，左权又解释道：我们之所以要在3时发起攻击，是因为敌人在我们的围困下已经疲惫不堪，特别是他们又刚刚构筑完工事，肯定是累得不行，困得不行，我们就要趁敌人酣睡时进行偷袭。
