16團團長謝家慶帶領部隊，向鬼子反擊。38團團長也和戰士們一起協同16團進行拼殺，雙方打過去又撲過來，攻擊與反攻擊，反覆10多次，最後進行白刃格鬥，血拼兩個多小時，戰士們才終於將羊兒嶺陣地奪了回來。周希漢立即命令：
“各團加緊搶修工事，準備死守陣地。”
隨後，雙方又展開血戰，激戰整整持續了15個多小時，周希漢率領16團和38團共斃傷鬼子400多人，勝利地完成了阻敵的任務，保障了北方局、八路軍總部和師屬機關及後方醫院的安全轉移，
至此，百團大戰的第一階段暫告結束。誰知周希漢因指揮作戰的勞累，本來在攻打蘆家莊戰鬥時眼睛就熬紅了，這時就“腫”起來了，最後奉劉伯承師長的命令，住進了後方醫院，部隊由陳賡統一率領，轉向榆杜以南宋家莊一帶集結待命。
（4）
9月21日，為了擴大正太路破襲戰果，彭德懷決定發起百團大戰第二階段戰役，129師發起了榆遼戰役——破襲晉東南從遼縣直楔入大行區抗日根據地腹心榆社城的公路，並拔掉榆社城這顆“釘子”。
386旅和決死1縱兩個團為榆遼戰役左集團，負責攻佔榆社、王景、沿壁村一線據點。陳賡又把386旅的重擔“撂”在周希漢身上，讓他帶772團、16團攻佔榆社城，自己指揮25團、38團攻取王景、沿壁。
榆社城駐有鬼子片山第4混成旅團坂津大隊、藤本中隊200多人，還有“助陣”的二鬼子偽軍60多人，憑險據守，還有70多個鬼子在榆遼公路沿線各據點守備。城內配有山炮、迫擊炮，以榆社中學為中心，構成堅固據點，除留一條路與城內相通外，學校四周的道溝全被鬼子下“蠻功夫”，人工“削”成高達幾十丈高的峭壁。峭壁上還有碉堡群和鐵絲網，工事非常堅固。
9月23日23時，榆遼戰役全線打響。周希漢率領16團和772團齊頭向榆社城出擊。他原定的方案為夜間奇襲，誰知部隊在運動中被鬼子察覺，鬼子棄城退到榆社中學據守。結果，周希漢不得不改用強攻，命令772團以兩個營攻擊榆社中學西面及西南面之敵，16團3營攻擊榆社中學北面及西北面之敵，16團1營設伏於城東斷敵退路，2營置於茅崖底附近為預備隊。
誰知，激戰一夜，成效不大。
第二日，周希漢命令16團、772團重新調整部署，組織火力，於下午發起第二次攻擊，在猛烈的炮火掩護下，戰士輪番出擊，激戰3個小時，西北角及北面的碉堡被16團3營攻佔，因後續部隊彈藥用盡，3營營長範仕權負重傷，部隊沒能攻入榆社中學，失掉了一次有利戰機。
第三日拂曉，部隊總結了前兩次強攻經驗後，周希漢命令部隊，發起第三次攻擊。
炮火一響，戰士們就冒著敵人的槍彈、火網衝擊，16團5連一排長，連破五道鐵絲網，給部隊開闢了通路，戰士們藉著雲梯登上了30米高的峭壁，迅速突破了敵人之陣地，攻佔了碉堡群，衝進榆社中學。可是鬼子憑藉地下暗堡及院內房屋和大碉堡，在飛機掩護下，負隅頑抗，16團2營正在得手之時，營長陳道山負重傷，副營長白遠科指揮部隊繼續向敵衝擊，忽然，他大聲喊叫：“鬼子放毒氣啦！”話音剛落，頭部中彈身亡，謝家慶團長只好命令部隊暫停強攻。
三次強攻，部隊犧牲很大，周希漢眉頭皺了皺，主意來了，說：
“挖坑道，對著鬼子的碉堡挖。”
他一聲令下，戰士們立即變成了挖土大軍，當坑道挖好後，他親臨火線檢查坑道的情況，然後說：“用炸藥炸燬鬼子的碉堡。”接著，他對炸藥的準備、人員的挑選都進行了檢查，最後對謝家慶團長說：
“這次一定要成功！”
當日下午4時，16團再次發起第四次總攻擊，結果引爆成功，一聲悶雷從地面滾過，榆社城像是發生了地震似的，16團兩個營穿過爆炸煙塵，一齊衝入敵碉堡，同鬼子展開白刃格鬥。772團也穿越滾滾濃煙，衝進榆社中學，與鬼子搏鬥。鬼子中隊長藤本見大勢已去，在絕望中剖腹自殺，剩餘的三四十名鬼子兵，割下藤本的頭顱帶上，拼死突圍，剛剛跑出城外，誰知掉入周希漢預伏那裡的另一個“口袋”，結果全部被殲，藤本的頭顱也滾到水溝裡去了。
這一次戰鬥，周希漢指揮兩個團殲滅鬼子一個大隊，繳獲大批武器彈藥和各種軍用物資，大量糧食和食品等。戰後，劉伯承對陳賡說：
“那個周希漢指揮打仗有一套。”