1945年初，八路軍冀魯豫軍區根據中共中央“擴大解放區，縮小淪陷區”的戰略方針，對敵人展開猛烈的春、夏季攻勢作戰。在取得東平戰役、安陽戰役的勝利後，7月下旬，冀魯豫軍區又集中一、七、八分割槽主力，九分割槽炮兵連及騎兵團，軍區特務團及四分割槽一部分武裝發起陽穀戰役。

陽穀縣城是敵楔入冀魯豫中心區的堅固據點之一，戰略地位十分重要。據偵察，陽穀縣城高三丈，外有兩道外壕、一道鹿砦；城牆上設有三層火力；此外，守敵在城內西南和西北分別築有核心工事，可謂易守難攻。守敵系偽華北治安軍第四集團軍九團及偽陽穀縣警備大隊，另有在八路軍打擊下逃入該城的偽壽張、朝城、莘縣等警備大隊和一批反動會道門成員，總數近5000人，配有輕、重機槍，迫擊炮和擲彈筒等武器。

為了克復陽穀縣城，冀魯豫軍區制訂了周密的作戰方案：第八分割槽為攻城部隊，由分割槽五、六、七團，九分割槽炮兵連及八分割槽地方武裝組成，歸分割槽司令員曾思玉、政委萬里、副司令員何光宇指揮；以第七軍分割槽部隊攻取堂邑，進逼聊城；以第四軍分割槽部隊在臨清外圍進行牽制作戰；以第一軍分割槽部隊控制聊(城)陽(谷)公路中段，阻擊聊城可能出援之敵；另以一部兵力掃清陽穀城外據點。戰鬥開始前，八路軍地方武裝在夜間多次襲擾陽穀縣城，迷惑、麻痺敵人。

7月20日，曾思玉率分割槽五、六、七團和基幹團、直屬特務連、炮兵連、九分割槽炮兵連及陽穀、壽張、範縣、莘縣、朝城等縣基幹大隊開抵陽穀，於當夜8點完成對陽穀縣城的包圍，各部隊隨即按照部署，開始緊張的迫近作業和強攻城垣的準備工作，根據地廣大群眾在幹部黨員帶領下紛紛趕來支前。與此同時，八路軍其他參戰部隊也分別進入指定位置。

21日2時，八路軍攻城部隊發起了試探性進攻。敵人慌忙迎戰，並投入預備兵力拼死抵抗。攻城部隊經過兩次火力偵察和多次現場勘察摸清了守敵城牆工事及火力配置，及時調整了部署：炮兵抵近射擊，擊破城牆上的敵人火力點；輕重機槍手和特等射手組成火力隊，交替封鎖敵人的射擊孔和活動目標；各連在民兵的支援下，夜以繼日地進行土工作業，向城牆方向挖了約200米長的交通壕，直通城壕下，掩護突擊隊、梯子組、投彈組、爆破組安全進入已挖好的掩體和掩蔽洞內；朝城基幹大隊等地方武裝也奪取了陽穀城外圍據點。

7月25日凌晨，八路軍突擊隊在密集火力掩護下，採取“多處突擊、重點突破”的戰法，從五處同時攻擊，一舉將城牆攻破，並擊退守敵多次反撲，迅速向縱深發展。8時，八路軍各部已陸續入城，和敵人展開巷戰。

敵人為阻止八路軍前進，慌忙派出身穿畫著“八卦”圖案肚兜的會道門會眾，高叫著“刀槍不入”，順著街道瘋狂向八路軍衝來。為避免不必要的殺傷，八路軍指戰員及時調整戰術，改強攻為利用民房逐步推進。經過短暫戰鬥，不僅攻入了陽穀偽縣政府，還發現並擊斃了正在叫嚷“身不過火”（槍打不死）的會道門頭子，會道門會眾頓時作鳥獸散。殘敵見狀，只得退入城西南和西北兩處據點，企圖固守待援。實際上，冀魯豫軍區打援部隊早已擊退了聊城出援的日偽軍，並乘勝攻克了堂邑縣城以及多處敵人據點，陽穀守敵已成“甕中之鱉”。不久，西南據點裡的敵人，就在八路軍敵工部人員喊話爭取下停止了抵抗，先把日本顧問押送出來交給八路軍當“見面禮”，然後放下武器，徒手走出據點投降。

為迅速攻克敵人最後的據點，曾思玉集中了多挺輕重機槍、山炮和炸藥運抵前線，加強攻堅力量。7月26日拂曉，八路軍向敵人核心工事發起了總攻，炮兵和爆破組將敵人據守的高牆炸開了一個3米多長的口子，突擊隊在機槍手和“神射手”的掩護下蜂擁衝入敵陣，將敵數百人壓縮在一個狹窄的小院子裡。敵人組織了7次反撲，均被八路軍擊退，一名大隊長也被擊斃。殘敵企圖登上房頂逃跑，被八路軍阻擊火力攔住，死傷大半，其餘紛紛舉手投降，偽團長絕望中舉槍自殺。9時36分，陽穀戰役勝利結束。

此次戰鬥，不僅剷除了魯西腹地的敵偽中心據點，摧毀了陽穀及逃亡陽穀的壽張、朝城、莘縣4個偽縣政府，更解放了陽穀、朝城、莘縣全境，擴大了根據地，使冀魯豫軍區第一、七、八，三個軍分割槽連成一片，為隨後的全面反攻創造了條件。