9月30日，一九六旅在旅长姜玉贞的带领下进驻原平城。10月1日，日军先头部队到达原平城外，姜玉贞立即决定上演一出“空城计”：他命令部队在城内各个要点部署阵地，又命令在10月2日凌晨打开城门。敌人见状，以为中国守军已经连夜逃跑了，就派300名骑兵先行进城“接收”。谁知骑兵刚一进城，城门突然关闭，一九六旅枪炮齐鸣，很快就将敌人的先头部队消灭。首战告捷，一九六旅士气空前高涨。日军恼羞成怒，下令对原平城发起猛攻，一九六旅拼死抵抗，在城外和敌人展开激烈的争夺战。姜玉贞白天亲临第一线指挥，夜晚巡视阵地，鼓励官兵杀敌报国。有时亲率小股部队进行夜袭，出其不意地打击敌人。他脖子上挂着两颗手榴弹，哪里枪炮声密集就出现在哪里，所到之处，士气无不大振。

鏖战6天，日军始终不能踏进原平一步。战至10月7日傍晚，姜玉贞见坚守7日的任务已完成，此时的一九六旅已伤亡过半，弹药也所剩无几。正准备撤退时，第二战区又给他发来电令：再坚守原平3日。姜玉贞立即回电：“誓与原平共存亡！”

10月7日深夜，日军调集大炮反复向原平城内轰炸，守军伤亡惨重，但坚守不退。10月8日，日军调来飞机轰炸，并集结炮火轰开城墙，攻入城内。一九六旅官兵同日军展开激烈巷战，终于打退了敌人。在随后的3天里，一九六旅在姜玉贞的带领下，和敌人展开血战，日军每前进一步，都要付出很大代价。

战至10月10日，一九六旅只剩下不足1000人。姜玉贞下令收缩战线，把部队集中起来，固守全城东北角的一片院落。日军发起进攻后，姜玉贞命令士兵爬上房顶墙头居高临下向敌人射击，守住了阵地。当晚，姜玉贞接到了撤退电令。而此时，该旅5000人仅剩下200余人，排以上军官几乎全部阵亡。

姜玉贞命令幸存的官兵从城墙上预先挖好的一条地道突围，自己带领卫兵殿后。敌人发现中国军队突围后，立即出动坦克、装甲车和骑兵四处搜索。当时姜玉贞他们刚突围不久，就被日军发觉，出动步兵、骑兵、坦克追了上来，再次发生战斗，一发炮弹炸伤了姜玉贞，卫兵赶忙抬起他撤退，但姜玉贞认为这样行动太慢，目标又大，会连累大家，坚持不从，让卫兵快走。就在这时，敌人坦克离他们只有几十米远了，姜玉贞拼命挣扎着要卫兵放下他，并说：“全旅弟兄差不多都倒在这儿了，我要陪他们。”卫兵只好把他放下。姜玉贞隐蔽在附近的庄稼地里，开枪阻击敌人追兵，掩护士兵突围。战斗中，姜玉贞中弹殉国，年仅43岁。