经过一番周密的组织，2月7日至9日连续三天，王新亭和陈赓派出小部队夜袭威县的日军第十师团第四十联队，引诱其出笼。
2月10日，日军四十联队一个加强中队果真出动。当天下午4时许，日军的坦克和汽车陆续进入伏击圈，坦克上的标语在三八六旅指战员们眼前清晰可辨。三八六旅一营营长下令开火，当即击毁了头一辆汽车，击毙了日军的翻译官，击伤了中队长安田。
日军遭到当头一棒，顿时乱了阵脚。受了伤的安田中队长知道中埋伏上当了，立即命令后撤。然而，为时已晚，经过8小时激烈战斗，日军一个中队的兵力全部被歼灭。
香城固战斗的胜利，给日军再次造成沉重打击，振奋了根据地人民的斗志，这对巩固冀南平原抗日根据地，坚持平原游击战起到了重要作用。
1939年3月，三八六旅总结了香城固诱伏战后，陈赓率三八六旅主力回太行山区作战，王新亭和许世友率由三八六旅新一团和补充团各一个连的兵力，继续留在冀南平原作战。直至1939年底，王新亭奉命返回太行山。
1940年4月，三八六旅和山西的决死一纵在岳北庶纪会师，史称“岳北会师”。会师后，部队进行了整编，成立了太岳军区，军区下辖三八六旅和决死一纵。陈赓任军区司令员兼三八六旅旅长，王新亭任军区政委兼三八六旅政委，周希汉任三八六旅参谋长，辖七七二团、十六团、十七团、十八团。决死一纵司令员、政委由薄一波担任，副司令员是牛佩琮，参谋长是颜天明，辖二十五团、三十八团、四十二团、五十七团、五十九团。从此，王新亭和陈赓一起率部，在晋西北、同蒲铁路前沿打击日军，直至1945年8月，日本无条件投降为止。