二、武将军部队夜袭石哲镇日军
就在日军筹划围剿进攻之际，98军表面上应付着日军的劝降工作，做出了相应的姿势，可是奉第一战区司令卫立煌的攻击命令，于9月18日凌晨在八路军的配合下突袭了日军驻守石哲镇的警备队。
驻守石哲镇的日军在9月16日换防，由小俣秀雄为队长共48人和伪县警备队约40人驻守。日警备队中有一个重机枪分队和一个大队炮（步兵炮）分队，火力比较充足。小俣秀雄队长曾驻守过石哲镇，情况及地形比较熟悉。战后的日军战史书籍里有小俣秀雄等人对此战的回忆。
石哲镇位于潞安西，距长子西12公里，有高五六米的城墙。这里曾由98军驻守，后被日军占据。9月17日下午，小俣队长驻守该地，并配备了无线通讯兵和军鸽兵两名。是日晚，从沁源方向传来阵阵炮声，晚9点左右，石哲镇与长子联系被切断。9月18日凌晨4点20分，石哲镇枪声大作，国军和八路军展开攻击，一时逼近北门的防马木排，可是在日军极强的火力下和援军的配合下，被迫退于龙死河，将主力隐蔽在黑虎岭、横水河一带。
石哲镇一战表明98军在中央军的督战下，展开了反抗行动。日军原定的作战计划做了变更，增加了歼灭国军98军的作战方案。
9月20日，日军各作战部队完成准备，日军各部队为了不暴露目的，秘密隐蔽其行动，将兵力集结于预定地点，在9月22日同时展开行动。为了隐瞒作战企图，迷惑中国军队，9月22日清晨，日军袭击了儒教村和井峪村。
9月22日傍晚，担负“沁河作战”任务的日军第36师团从南方和东方夹击合围，其所属久野部队（以步兵团司令指挥的步兵4个大队为基干）从沁水、东村一线出击，步兵第222联队的两个大队在联队长葛目大佐指挥率领下从鲍店出发，其他日军也从驻地出动，悄悄避开东裕村周边的国军98军驻守地，进发马壁村及南孔滩，准备歼灭当地所在的共产党八路军部队。
日军第41师团从洪洞、临汾进发马壁村附近各目标地。在9月23日日落后，以所属奈良部队由岭上村、师团直属部队由永乐村、江口部队自西屋岭等地出发，向下唐村（在马壁村西方约10公里处）和南孔滩附近沁河西岸地区推进，便行军，便搜索，进发目标地。
此间日军第16旅团在9月25日凌晨开始行动，所属增田、怡土、大津各支队（各拥有半个大队兵力），从驻地向灵石、介休、马关镇、南关岭镇等地区集结构成了阻止线，以防八路军部队逸出包围网。
此时，八路军已察觉日军企图，施展巧妙的游击战术，瞬间消失得无影无踪。
日军两师团主力于9月24日开始在马壁村及南孔滩附近周边地区展开“彻底扫荡”，该行动一直持续到9月26日。
中条山战役以后，98军退避于93军驻防地（东裕村周边），因弹药后勤补给不足，战斗力逐渐衰减。对此日军36师团依照日军第一军的意图，制定了对国军98军的诱降和一举歼灭的“和”“战”两种策略。并极力监视不使国军98军从太岳地区转移出去，也就是说98军牵制了日军一个师团。
9月27日上午10点30分，日军下达攻击命令。执行作战的日军各部队在28日完成了对98军的包围。
三、突遭日军围困，武将军宁死不降
9月28日傍晚，部分日军开始攻击。98军试图突围，被日军击退。98军全部集结在东裕村附近周围，并向卫立煌紧急报告，也将情势通报给国军27军，但98军一直处于孤立无援的状态。
日军的突袭行动破坏了国军的指挥系统。据当时担任突袭任务的日军户叶义雄中尉的回忆录中记录：
日军主力行动之前，各战斗部队在发起攻击的前一日，为了减轻兵力损失，有效地打击国军，实施以特殊部队奇袭国军指挥总部，破坏其指挥系统，使之失去战斗作战能力。再趁混乱之际，展开有组织强力地攻击，达到完全歼灭国军守军。因此日军第3中队组成潜入斩首队，基于详细的军情图，研讨了战斗要领，既定了奇袭国军的计划。
奇袭队的组成由中队长及其指挥班约10名、战斗第1、2小队各小队各约30余人、两个短枪分队、加上一个掷弹筒（相当于迫击炮）分队，约70余人。他们假作一般宣抚活动，行军进发到日军和国军的前沿接触地域后，开始隐蔽自己的行踪，秘密地通过国军势力范围，他们在被国军哨位发现时，立即撤往山中。夜里日军奇袭队换上足袋套在脚上，无声行军于夜深黑处，避开有灯火的村落，神不知鬼不觉地巧妙强行潜入国军阵地，逼近目的地后，开始占领有利地形，派遣侦察员确定为所攻击目标后，便开始做作战准备，寻找攻击时机，在完全确认国军阵地指挥部后，日军奇袭队突然往空中打出照明弹，小队队员便趁机将呆然的国军哨兵刺杀，然后日军奇袭队一小队队员突进到国军住房近处往屋中投掷手榴弹。其他小队在对逃出的国军进行火力攻击，最后在混乱中撤退。他们的神出鬼没给国军带来极大危害。
9月29日下午4点，日军开始了对国军98军的全面攻击。在这一天的战斗中，宁死不降的武士敏将军殉国。98军指挥机关被破坏后，失去指挥的98军各部，随即抵抗陷入混乱状态。9月30日，日军动用所有的炮火和重机枪，以强大的攻击火力对98军阵地射击，又在飞机的轰炸下，98军被彻底击溃，仅有所属169师团部分部队杀出一条血路冲出包围。
剿灭了98军后，日军想乘胜消灭八路军，但灵活机动，神出鬼没的八路军游击战术让日军始终形不成有效包围，最后一无所获，于10月20日结束了沁河作战。
四、武士敏将军的殉国日期
有关武士敏将军殉国的经过。在战后日本防卫厅防卫研修所战史室编《战史丛书？北支治安战》中记述了98军军长武士敏重伤后被日军送往潞安医院后于10月1日死去的记载。
而在日军《步兵第222连队史》所载参加作战的日军第36师团所属第222联队驻守在长子及石哲镇的机枪中队兵士下田勇的“沁河作战日记”中记载：
29日大队向西南挺进。夕，到明家沟，一部到大西沟。露天桑园中宿营。联队取得98军军长战死，42师王克敏师长负伤和约800人等俘虏的战果。9月30日师团取得捕获1600人的辉煌战果。午后回到石哲镇，17点30分俘虏纷纷而来，98军军长灵棺运往潞安。联队在附近搜索扫荡。
这一记载与《人民日报》1985年2月28日刊登的时任中顾委常务副主任薄一波撰写的《追怀先烈武士敏将军》一文相同，该文说，“９月２９日武士敏将军于突围时，不幸头部中弹，为国捐躯，时年49岁。” 那个扫荡主力日军第36雪师团在1943年10月被命令派遣新几内亚，当时的师团长是田上八郎中将。在上海和南京附近集结后，于11月末从上海扬帆出港，一路南下越过赤道，12月末抵达新几内亚。1944年4月，第36师团遭受到美国麦克阿瑟上将统一指挥的强大美军对其发起的攻击。在激战、食粮不足、赤道的炎热、病疫之下，雪师团被彻底摧毁，14000名官兵中，战死者达11794名、生存归还的不过2000余名。