天津蓟县盘山区域有一条地势险要的山沟，名叫白草洼。这是一段南北向山沟，沟内巨石嶙峋、山洞密布、道路崎岖，非常适合打伏击。
1940年7月27日晨，时任八路军冀东军分区副司令员包森派往县城的两名侦察员返回报告：发现一队日军骑兵正向盘山根据地逼近，约七八十人。这队骑兵到达盘山东麓后并未直接进山，而是闯入附近一个小山村休整。参照日军习惯，可能会于次日进犯根据地。包森当机立断，决定伏击并歼灭这股敌人。包森之所以迅速定下战斗决心，原因有三：一是此时我军恰好有足够的兵力，且均为战斗力很强的主力连队；二是此地白草洼是进山必经之路，地形险峻，利于步兵隐蔽设伏，不利于骑兵往来驰突；三是当时蓟县驻有从伪蒙古联盟自治政府调来的骑兵，这些伪军为了虚张声势，经常穿着日军军装招摇过市，我军认为来犯之敌可能是战斗力不强的伪蒙骑兵。
随后，我军制定了作战方案：用近一个连的兵力，设伏于白草洼正北的山头；用近两个连的兵力，设伏于白草洼西面的山坡；再以两个连的兵力设伏于白草洼东面的山坡。待敌骑兵自北向南全部进入伏击圈后，由正北山头的部队首先从背后发起突击，尽可能多地杀伤敌人，而后封闭入口，断敌退路；由东面山坡的部队，在伏击战打响后，分兵一部堵住山沟南面出口；合围后，我军同时发起东西两面夹攻，力求全歼敌军。同时，分出部分兵力控制制高点并监视蓟县方向可能来援之敌。计划周密细致，变化却很突然。
来犯之敌并非驻扎蓟县的伪蒙骑兵，而是从玉田县调来的关东军武岛骑兵中队。中队长武岛须田是一名军衔为准尉的特务曹长。武岛骑兵中队号称参战百余场而未尝败绩。
28日，我军分三路赶到白草洼，快速进入各自预定伏击阵地。约半小时后，武岛骑兵中队进入我伏击范围，但狡诈的武岛须田一到白草洼就察觉此地利于设伏，在全队深入前，先派一名尖兵前出侦察。此尖兵进沟后发现隐身西面山坡的我军战士，未下马便抢先开枪，两名战士不幸中弹牺牲。发现西面伏兵后，武岛须田立即意识到，东面和北面可能也有埋伏，但出于对己方战力的极度自信，武岛并未率部撤退，而是派出一名骑兵回蓟县搬救兵，然后带领部队避开正北面的山头，突然冲进沟里，直接向西侧山坡猛攻。
我军在西坡设伏最靠前的两个班战士冲出阵地，欲投掷手榴弹阻击敌人，可尚未冲到投弹位置就被敌打倒。情况突变，如果日军攻上西侧山坡，不仅我伏击圈被洞穿，且面对机动性很强的日军骑兵，我军想撤出战斗也将很困难，还可能被日军反咬吃掉。
危急关头，我军一个排战士全都取出手榴弹，同时拉弦并集中朝着将要冲上坡顶的日军骑兵队伍前的一个点投弹。数十颗手榴弹在敌阵前几乎同时爆炸，虽未对敌造成重大杀伤，但日军骑兵还是本能地勒住战马躲避。沿山坡仰攻的战马急停后无法继续前冲，只能调头往山下跑，后面的日军骑兵被挡住去路，只好跟着后退。
逼退敌人后，我军争取到调整战术的宝贵时间。时任军分区参谋长曾克林敏锐注意到日军的支援火力并不强，只有两挺轻机枪架在山脚下，为骑兵冲锋提供火力掩护。曾克林于是命令几名神枪手配合机枪手压制日军机枪火力，并亲自指挥特务连的两个排战士，依托阵地，对再次进攻的日军骑兵远距离射击。仰攻山头的日军骑兵不断中弹，第二次冲锋才到半山腰就被击退，死伤十余人。
武岛须田见状，当即指挥撤退，企图沿来路冲出山沟。此时，包森已率部按计划断敌退路。
白草洼山沟入口在西北方向，地形较为狭窄。我军在正北山头设伏的战士枪法好，居高临下实施远距离精准射击，日军骑兵又伤亡20余人，仍无法脱困。
此时，武岛骑兵中队伤亡近半，突围无望。武岛须田命少部分人继续佯攻，其余日军迅速撤到白草洼南边抢构工事。待我军察觉其固守待援的意图时，敌仓促构筑的防御阵地已基本成形。
此时，我军虽掌握了战场主动权且歼敌过半，但也付出较大代价。包森深知，这场战斗我军并无援军，而日军骑兵却可能得到驻蓟县的日军增援，于是立即下令围歼残敌，务必在敌援兵赶到前结束战斗。我军迅即调整部署，将剩下的官兵编成4个突击队，选出枪法最好的官兵组成神枪手分队，为突击队提供火力掩护。突击队员们连续冲锋，用刺刀和手榴弹歼灭残敌。
围歼战打响了，神枪手们凭借精湛的枪法，以精准的单发射击压制日军机枪。突击队员们前仆后继向包围圈中的日军发起冲锋……武岛须田被一名神枪手击毙，最后10余名日军藏身山洞负隅顽抗。战斗中，突击队员把手榴弹扔进山洞，连锅端炸死了这群日军。
经过激战，武岛骑兵中队除了一名战前回去求援和一名重伤的日军侥幸逃脱，其余全被歼灭。此战对冀东地区的日伪军造成极大震慑，之后半年多时间，敌人都不敢进犯盘山。