1945年9月，日本才宣布投降，国民党军第二战区司令长官阎锡山就下令第八集团军副总司令兼第19军军长史泽波率4个师及一个挺进纵队（相当于师）1．7万余人，抢占了上党。
为了保卫抗战成果，晋冀鲁豫军区集中太行、冀南、太岳3个纵队奉命收复上党。
9月10日，战役正式发起。
经过10天激战，各部直逼长治城下。20日，开始长治城攻坚战。
太岳纵队的386旅首先夺取了北关。他们正在作攻城准备时，纵队司令员陈赓来电话说，阎锡山已派其第七集团军副总司令彭毓斌率6个师，从太原出发，前来增援长治，令386旅迅速占领老爷山阻击敌援军。
386旅旅长刘忠和政委张祖谅率部赶到老爷山时，老爷山已被敌援军先头部队抢先占领。第386旅立即对老爷山发动攻 击。可由于敌军占据了山头有利地形，几次进攻都没成功。
于是，政委张祖谅提出：“敌人在高处，我们在低处，硬攻不行，看有没有其他可以利用的条件？”
经过侦察，终于找了一个破敌之策。
刘忠派出一支奇兵，乘夜袭击老爷山东北角的两个小山梁，一举切断了老爷山的水源。水源一被切断，守军终于陷入了困境。
老爷山的敌军几次反扑无效后，只好弃山而逃。
386旅占领了老爷山，等着彭毓斌的援军主力前来了。当日上午，张祖谅站在老爷山上观察敌情，突然发现远处敌群中有一个亮点，不是向南往长治方向走而是向北移动，仔细一看，那亮点，原是敌兵背上的油桶，在阳光的照射下闪闪发光！
这一情况，立即引起了张祖谅的警觉：敌军为什么携带生活物资向北去？会不会是“佯南而实北”，大队伍已往北回缩撤退？他和旅长刘忠商量后，立即派出一支侦察兵追击侦察，并火速向上级报告。
陈赓和副司令员王近山得报后，十分重视，马上赶到第386旅。
这时，侦察兵已查清是小股敌军掩护行李担子向北撤退。
“好啊！这个彭毓斌果真是佯南而实北行动！”陈赓脱口而出，随即下令刘忠和张祖谅：“386旅跟踪追击，在土落村一带堵歼敌军。”
386旅连夜出发，急行军20多公里，先敌援军一步，到达了土落村，立即占领有利地形，准备再次挡住彭毓斌援军的退路。
第二天，敌回撤的援军乱纷纷地向土落村开来，立即被386旅堵住在土落村前。彭毓斌亲自带着两万多人马聚集在土落村的狭小地域内。
敌援军的兵力是386旅的10倍之多。
但是，战斗打响后，386旅由于先敌一步占据了有利地形，准备充分，官兵个个英勇顽强，结果，彭毓斌两万多人从早晨一直打到傍晚，始终未能突破386旅钢铁一般的堵截阵地。386旅的顽强阻击，为大部队聚歼彭毓斌大军赢得了宝贵时间。晋察冀军区各主力一起奋力向土落村一带合围。在各部凌厉攻势之下，彭毓斌大军除一小部逃回沁县外，其余全部被歼，连彭毓斌也在战斗中被击毙。
彭毓斌大军被歼灭，史泽波率领的长治城内的守军见援军无望，惊慌失措，也马上突围，结果在桃川堡附近全部掉进包围圈，当即被歼，史泽波也被俘。
阎锡山精心挑起的上党战役，以被歼3.5万人而宣告失败。战后，陈赓说：“上党收复战，张祖谅同志立了一大功。”随后，张祖谅被调任太岳军区第二军分区司令员。
从此，一贯从事政治工作的张祖谅由政工干部转为了军事干部。
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