1937年10月，日軍占領晉北重鎮大同，繼續向南進逼太原。國民黨軍只能在忻口一線調集重兵組織防禦。這時八路軍120師剛剛進入山西，晝夜兼程趕赴晉北前線，增援第二戰區的國民黨軍作戰。
120師東渡黃河後先是徒步行軍，經過萬榮、稷山、新絳到達侯馬，再從侯馬乘火車北上。他們原來計劃前往朔縣，支援在雁北地區防禦的國民黨軍。但是當120師趕到寧武時，日軍已經占領了大同、朔縣，國民黨軍撤退到了平型關、雁門關、寧武關一線，原目的地雁北地區已被日軍占領。120師只好在寧武下車，根據敵情變化和八路軍總部命令，在晉西北的管涔山區展開，師部駐神池縣義井鎮，358旅在神池、寧武一帶，359旅在五台、定襄、繁峙一帶，立即開始了緊張的備戰。
為了支援在忻口一線作戰的國民黨軍，八路軍第120師師長賀龍命令先頭部隊358旅716團深入日軍側後，在代縣的廣武、雁門關、太和嶺之間破擊大同經代縣、忻口到太原的公路，打擊日軍運輸隊，截斷日軍補給線。
716團是由紅二軍團第六師與陝北紅軍第28軍改編而成。改編後的716團下轄3個營，每營下轄4個步兵連和1個機槍連，團部直轄警衛連、偵察連、迫擊炮連，全團總共14個步兵連、4個機槍連和1個迫擊炮連，總兵力約2000人。第一任團長宋時輪。
部隊到達神池十多天後，宋時輪團長就奉命率716團第2營和團偵察連組成雁北支隊，挺進朔縣敵後開展游擊戰爭，由賀炳炎繼任團長。此時正是忻口戰役最為緊張的時候，為了配合正面戰場的忻口戰役，120師又決定由716團第3營和團部直屬部隊組成賀（炳炎）廖（漢生）支隊，開赴忻口以北地區開展游擊戰爭，襲擾、伏擊日軍的運輸線，切斷日軍的補給。
出發前賀龍特意把第716團團長賀炳炎、政委廖漢生叫到師部，當面囑咐：“忻口會戰正在進行，敵人從大同經雁門關不斷往忻口運輸彈藥、給養，這是日軍最主要的一條運輸線。但是，他們很囂張，自以為那一帶已經成為他們的後方，沒有中國軍隊，因此警戒疏忽。你們到那裡去就是要充分利用日軍這個弱點，發動群眾，給鬼子來個突然打擊，把這條運輸線切斷。”
賀炳炎和廖漢生返回部隊後立即率團直屬部隊和第3營向雁門關地區挺進，716團還剩下第1營則隨358旅旅部行動。賀廖支隊出發後，一路急行軍趕到雁門關西南臨洮梁山中的老窩村，然後開始偵察敵情，尋找戰機。很快他們得到情報，10月18日日軍將從原平撤回在前線死傷的士兵，於是就決定伏擊這支日軍運輸隊。由於公路不從雁門關過，所以日軍沒有在雁門關駐軍，只是在廣武駐有少量兵力，賀炳炎和廖漢生商量後決定在雁門關以南的黑石頭溝一帶的公路設伏，同時派少量兵力占領雁門關。這個計劃隨即上報120師師部，並得到批准。
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