1937年9月平型关大捷后，八路军一一五师主力南下，聂荣臻率一部分部队和军政人员留驻五台山，开展游击战争，初步形成了以五台山为中心的晋察冀抗日根据地。11月7日晋察冀军区成立，聂荣臻任司令员兼政治委员，唐延杰任参谋长。经过晋察冀抗日军民的共同奋斗，根据地不断巩固、发展。

1938年9月中旬，日军集结5万余人，对晋察冀抗日根据地进行大举围攻。晋察冀军区按既定部署，以主力一部与广大民兵游击队相结合，用阻击、伏击、袭击等手段，钳制、消耗、疲惫各路日军，主力部队则隐蔽于机动位置待机歼敌。

9月24日，日军一部由盂县出动，向五台县等地进犯，企图合击晋察冀抗日根据地党政军领导机关及军区主力部队。这股敌人沿途遭到八路军地方武装和民兵的有力阻击，行动迟缓。9月29日拂晓，日军北渡滹沱河，并在飞机掩护下开始向五台县柏兰镇进攻。为保障在耿镇、石嘴、金岗库地区的晋察冀军区军政机关的安全，晋察冀军区参谋长唐延杰率领第二军分区第五大队及军区学兵营等部，赶赴在盂县和五台县交界的牛道岭、东峪口一带，占据有利地形阻击敌人。

太阳快落山时，日军进至牛道岭山脚下。当敌人准备爬山时，唐延杰一声令下，八路军战士同时射击，打得敌人抱头鼠窜。敌人躲在山下，用大炮轰击山上的八路军阵地，导致石块向山下乱滚，反而砸伤了不少敌人。

唐延杰指挥部队坚守阵地，与敌激战数小时，直到军区机关和边区党政机关全部安全转移后，才撤退到敌人的必经道路附近继续设伏。

当晚，日军进至南坡村、石佛寺、耿家庄一带。9月30日晨，日军以为经过昨日一战，八路军“已被击溃”，于是大模大样地驱赶着大批骡马到南坡村、校场村的河滩上饮水。隐蔽在附近的唐延杰发现敌情后，立即命令学兵营、警卫连袭击河边的日军。八路军突然开火，打得敌人猝不及防，当场被击毙多人。乘敌混乱之际，唐延杰又命令正面部队和侧后部队利用有利地形，以猛烈的火力向敌人展开猛攻。与此同时，五大队在耿家庄阻击敌人的先头部队，学兵营则袭击了日军的后卫部队。日军被击毙者甚众，残部慌忙猬集到石佛寺附近负隅顽抗。八路军遂与日军在石佛寺一带展开激战。战斗中，唐延杰亲自率领一个警卫连冲锋，不幸腿部中弹，仍坚持指挥战斗。八路军经过勇猛冲杀，击毙日军大佐清水喜代美以下400余人。

10月1日，八路军参战各部在完成既定任务后，主动撤离战场。这股日军遭受数次打击，死伤惨重，再也无力继续进犯，直到6天后，才在增援部队的接应下狼狈撤走。