談判過程中，李正德提出了4個自相矛盾的條件。一方麵說可以聲明脫離偽軍、換成八路軍的旗號，聽八路軍指揮；一方麵又不能將他調離尚莊，不準八路軍派人進去。到這時李正德葫蘆裏賣的什麼藥，劉忠已經是一目了然了。
李正德把八路軍的寬宏大量當作軟弱可欺。劉忠決定立即攻打尚莊，並召開了連以上的幹部會議，布置攻打尚莊的戰鬥行動。
部隊連夜出發，劉忠帶著20團1營拂曉前接近緊靠尚莊東麵的一個村子。站在該村外壕橋上的敵哨兵剛問了一聲口令，就被1營尖刀班的戰士砍倒了。接著，尖刀班風一般地撲上橋頭，炸掉了地堡。這時，戰士們越院進了村子，機槍、迫擊炮、山炮也都架起來了，隻待天明發起攻擊。
東方露亮，一座兩丈多高的土圍牆完全暴露在劉忠率領的八路軍戰士們麵前。步槍、機槍都開火射向碉堡，壓製敵人的發射點，山炮也抵近射擊。尚莊的土圍子很高，隻有用炮打開缺口，部隊才能通過。劉忠命令各炮齊發，集中轟打那棵大榆樹後麵的圍牆，接連幾炮，就把一處打矮了五尺多。就在這炮聲隆隆之際，戰士們扛著梯子、木板、炸藥衝過了外壕。可是圍牆還高。爆炸組長帶著一個戰士，迅速跑到圍牆下，把炸藥放在缺口下麵的炮彈坑裏，轟!圍牆又矮了五六尺。剩下的一節牆根雖然還有丈來高，但是塌下來的牆土堆起一個大陡坡。
劉忠指揮突擊隊就像猛虎一樣，翻過陡坡衝進圍子。
在劉忠指揮20團1營進到尚莊東麵的同時，旅參謀長鄧仕俊帶著3營進到了尚莊西麵。經過激烈戰鬥，僅剩圍牆門南麵的一個地堡沒有打下，原因是離吊橋太近怕打壞了橋，所以沒向那邊開炮。拿不掉這個地堡，圍牆門炸不開。碉堡裏仍不停地吐著火舌。在這緊急萬分的時候，戰士們用“土坦克”掩護前進，到圍牆下，送上一捆集束手榴彈，猛的一聲巨響，炸開一扇圍牆門。他們差不多和東麵的一營同時衝進了圍子。772團3營也從東北角殺進去了。敵人失掉圍牆，無險可守，巷戰不到兩小時，被我全部殲滅，隻有一小股從地道中逃出去了，很快也被八路軍騎兵排趕上消滅了。
第二天早晨，劉忠進到原先李正德司令部的那座院裏時，站著一個身穿爛布袍，頭上沒有毛的家夥，彎腰氣喘地像一條要死的老狗。一個戰士告訴劉忠，這人就是李正德。原來他是從地道溜走的，在我騎兵追捕時，又藏到群眾中去，後來在路上經群眾指點，才把他揪了出來。
這時，晴空萬裏，風和日暖，尚莊內外，人海旗林，鄉親們歡慶自己的解放。從此以後，我軍聲威大震，龜縮在濟源、沁陽、孟縣等孤立據點的日寇，心驚膽戰。我軍乘勝南下，直抵黃河之濱，豫北根據地迅速擴大，成為大反攻的堅強基地。
在山西省東南長治一帶，古時稱上黨。這個地區東控太行，西據太嶽，是抗日戰爭時期八路軍129師創建的一塊根據地。1945年日本鬼子投降後，國民黨反動派的魔爪就伸了進來，企圖控製這一地區。
1945年8月下旬，國民黨反動派勢力的發展日益嚴重，閻錫山的暫編37、38、68、69等四個師和第2挺進縱隊等共1.7萬餘人，先後侵占了長子、長治、屯留、壺關、潞城、襄垣等城。當時，襄垣、潞城，早已由八路軍從日偽手中解放，長治和其他諸城，也正被我軍圍攻。整個抗日戰爭時期，國民黨反動派采取了消極抗戰的政策，現在勝利了，就揮動大刀殺了過來，企圖消滅勞苦功高的敵後抗日軍民，獨吞勝利果實。
國民黨軍隊所到之處，奸淫擄掠，燒殺搶劫，對解放區大肆摧殘。平漢路沿線的許多地方被搶劫一空，大批村莊被焚毀，無數革命群眾被槍殺。尤其惡毒的是：閻錫山還在各地組織了維持會、還鄉團、特務隊，從事暗殺和破壞活動。他們到處捕捉共產黨的地方幹部、軍烈屬、傷員、民兵、自衛隊員，施以火燒、剝皮、活埋、刀鍘、梟首等法西斯暴行。人民流離失所，哭聲震天，解放區遭到了空前的浩劫。
為適應形勢發展的需要，中共中央於8月20日決定撤銷中共中央北方局，成立晉冀魯豫中央局和晉冀魯豫軍區，劉伯承任軍區司令員，鄧小平任中央局書記兼軍區政委。晉冀魯豫軍區成立後，決定以主要兵力奪取中小城市，消滅分散孤立之敵。
劉伯承、鄧小平從延安回到山西，立即在潞城以西黃碾村，召開了旅以上幹部會。時任晉冀魯豫軍區386旅旅長的劉忠參加了會議。
會上，鄧小平介紹了全國的戰局，指出國民黨反動派在美帝國主義的支持下，正玩弄反革命的兩手，一麵邀請毛澤東主席去重慶談判，一麵積極調兵遣將向解放區進攻，準備挑起全麵內戰。鄧小平指出，為了爭取和平，挽救內戰危機，毛澤東主席已親去重慶與國民黨談判。但是，無數曆史事實證明，反動派是欺軟怕硬的，同他們講和平，往往不是在談判桌上。對敵人不能抱幻想，絕對不要希望國民黨發善心，我們必須依靠自己的力量，以革命的兩手反對反革命的兩手，與之進行“針鋒相對的鬥爭”，如果國民黨反動派向解放區進攻，我們必須站在自衛立場上堅決消滅它。
劉伯承在分析了全國的形勢後指出，閻錫山的勢力已逐漸滲透到上黨地區，企圖分割我太行太嶽兩區，同時胡宗南的部隊正迅速打通同蒲路，與閻錫山南北通氣，然後再沿正太路東進，企圖控製華北，消滅解放區。因此，我們決定組織上黨戰役。劉伯承強調說：“上黨戰役關係全國的戰局，關係著毛主席在重慶的談判。我們必須堅決打好這一仗，給敵人迎頭一棒，讓它嚐嚐人民的鐵拳頭。”
根據劉鄧講話精神，會議確定，先攻打長治外圍各縣，吸引敵人出長治，將其消滅於途中，然後攻克長治。會議把攻打長子縣城的任務交給了劉忠的386旅。
劉忠深知，攻城任務非常艱巨，要圓滿完成如此艱巨的作戰任務困難不少，擔子不輕。上黨戰役是晉冀魯豫軍區部隊在抗日戰爭勝利後對國民黨軍隊作戰的第一次大戰役，也是晉冀魯豫軍區部隊由分散的遊擊戰向集中的運動戰轉變過程中，參戰部隊編製仍不充實，多數團在千人以下，裝備很差，新參軍的戰士多數使用大刀、長矛，彈藥奇缺，不少步槍僅有子彈數發。而作戰對象卻是閻錫山的基幹部隊，裝備齊全，長於防禦，且據守著日軍多年修築的工事。在這種情況下，要戰勝敵人，取得戰役的勝利，必須進行充分的戰前動員和嚴格的訓練以及發動群眾等準備工作。
劉忠向劉鄧首長表示，上級把攻打長子縣城的任務賦予386旅，這是對全旅指戰員的高度信任，他們一定不辜負上級的信任與期望。
會議結束後，劉忠立即與旅政委張祖諒研究製定作戰計劃，決定以772團先攻占長子北關，而後在北門登城，沁縣獨立團佯攻東門，鉗製敵人，20團、38團首先占領西關，而後從西門發起攻擊。
按照預定計劃，772團於9月13日首先向城外北高廟發起猛攻。這是一座形如龜頭的孤陡小山，站在山頂能看清城內來往的行人，炮火可由此越城射到大街上，敵人拚死命防守，772團連攻四次未能拿下。
劉忠麾下的772團，是一支享有“夜老虎團”稱號的英雄部隊，他們當即改變攻擊方向，拿出“夜摸”本領，在第三天夜晚，以一個排，從敵人夢想不到的背後摸上北高廟，敵人還在夢中就當了俘虜。
772團的勇士們在占領北高廟，砍斷了龜頭，砸爛了長子的屏障之後，劉忠指揮772團立刻攻擊北門。守城敵人慌亂了，集中全力應付北門。從而有力支援了主攻部隊20團和38團的戰鬥行動。
長子城牆高約8米多，城門外有石碉，城角有磚碉，城角外有低碉，每個低碉附近還設有三個以上的暗碉，可在不同水平線上進行直射與側射；沿城有一道3米多寬、兩米多深的護城壕，積水過腰；壕外有一米多高的鐵絲網，主要地段設有地雷，交通要道設有拒馬。這些設施是日軍留下的，經閻錫山加修改造，更加堅固了。
劉忠率領的386旅彈藥很少，隻有一門山炮，僅20發炮彈，一挺重機槍才1000發子彈，火力保障隻能堅持10分鍾，因此，必須在這“10分鍾”內一次突破，這個要求成了戰鬥的動員口號，各團當即根據這個要求進行了嚴密的組織準備。
18日黃昏19點整，兩發綠色信號彈劃過天空，攻城開始了。山炮集中火力打開缺口，戰士們冒著炮火，衝過開闊地，爬過鐵絲網，從跳板上衝過護城壕，把雲梯架上城牆。恰恰是“10分鍾”，突擊部隊登上了城頭。緊接著，劉忠指揮772團、38團和士敏縣獨立團，也相繼攻入城內。
城裏的敵人組織了數次反擊，都被打垮了。20團迅速占領鍾鼓樓製高點，控製全城，支援各團巷戰。他們不走大街，沿著房屋挖洞前進，很快拿下了縣政府，活捉閻錫山軍隊2縱隊司令白映瞻，打死敵官兵500多人。子夜時分，攻打長子縣城的戰鬥勝利結束了。
就在劉忠率部攻打長子縣城的同時，其他兄弟部隊也先後拿下壺關、潞城、屯留、襄垣，各路大軍直逼長治城下，長治被圍得水泄不通。
劉忠指揮386旅一鼓作氣，迅速占領了長治的北關村，戰士們忙著修築交通溝，蔭蔽地接近城牆。忽然下起了滂沱大雨，路滑土軟，登城準備不得不暫停。眼看著大雨沒有停下來的跡象，劉忠非常著急。正在這時，劉忠接到晉冀魯豫軍區司令部來電說，閻軍援兵兩萬多人，在其第7集團軍副司令彭毓斌指揮下，從沁縣出發，日夜兼程南進，企圖解長治之圍。閻錫山在給困守長治的19軍軍長史澤波的電報中說：“上黨必爭，長治必守，援軍即到，共軍即敗。”
劉忠更覺情況變化突然，形勢緊張。敵人的援兵有8個師的兵力，如果我軍繼續攻城是不利的。在這刻不容緩的關頭，晉冀魯豫軍區首長劉伯承、鄧小平決定，以少數兵力繼續圍攻長治，主力分東西兩部，沿白晉線北上迎敵，先殲滅援兵，然後再攻占長治。
劉忠率領386旅的戰士們從泥濘的工事中爬出來，穿著被雨水淋濕的衣服，悄悄地向北出發了。秋夜的北風吹在濕衣上，寒氣刺骨，但大家聽說要打更大的仗，個個摩拳擦掌，早已忘記寒冷了。
10月3日，劉忠率部趕到了屯留以北的餘吾鎮，772團當即控製了東梓，20團占據了從嶽地到餘吾一帶的公路，士敏縣獨立團進抵草灘。前麵就是由四條山梁組成的居高臨下的老爺山，它與白晉路東磨盤堖相呼應，是長治以北唯一險要地帶。
劉忠原打算在這裏阻敵南進，不料敵先頭部隊暫編47師已提前占領了山頂，控製了山頂上的一座古廟，並在山上構築工事，企圖扼守，穩步向長治推進。劉忠指揮386旅從東西兩麵多次攻擊未下，劉忠決定采取迂回進攻的方法。
10月4日夜間，劉忠命令20團以突然的迂回動作，占領了東側兩個山梁，切斷敵暫47師與其北麵主力的聯係，並控製了山上的水源。山頂的敵人飲水斷絕，陷於孤立，兩天後，放棄陣地北逃。劉忠命各團急追，逃敵被殲來一部，老爺山被386旅全部占領，劉忠遂把旅指揮所移到了老爺山。
這時，兄弟部隊正在與敵人酣戰。敵人大部隊仍沿著公路向南運動。突然間，劉忠發現東邊一股敵人向北移動。
奇怪，敵人大隊向南，而小隊向北，耍什麼花招？劉忠正在思考著。
很快，他就識破了敵人的把戲，原來是要逃跑，是佯南而突北。事不宜遲，劉忠立刻把情況報告給上級首長。
太嶽軍區司令員陳賡很快來到劉忠的旅指揮所，陳賡親自觀察了一陣，根據情況判斷，敵人確實開始退卻了。於是他馬上要求劉忠帶上第20團沿公路左側北進，插入敵後，追上敵人。陳賡司令員急速又嚴厲地命令著：“要趕到敵人前頭，迫使敵人停滯在 亭以南地區，以便圍殲。”
根據陳賡的命令，劉忠率第20團立刻出發了。黃昏時分，敵人沿公路逃竄，劉忠率部爬山路追，人不歇腳，馬不停蹄。“追！追！追上就是勝利！”
10月7日天剛亮，劉忠看到小山前公路兩側的窪地上，敵人23軍與83軍聚攏了兩萬多人，在道路上不顧首尾地東跑西竄。敵人發現劉忠率領的追兵之後，開始炮擊，炮彈雨點般砸了下來，步兵也在濃煙烈火中發起衝鋒。劉忠指揮20團的英雄們，一次又一次地抵住了敵人，並組織一個連、一個連的反衝擊，和敵人展開白刃格鬥。由早晨到中午，由中午到下午，當敵人的第8次集團衝鋒被打垮後，內部混亂起來，把大炮推到河裏，再也不向前衝了。20團固守陣地，贏得了時間。傍晚，太行、冀南和我太嶽各路大軍，分別從左右及後麵圍攏上來，把敵人緊裝在口袋裏。與此同時，河東一營部隊和頭戴鋼盔，手端刺刀，急急來援的閻錫山省防軍，也進行了十分激烈的肉搏戰，迫使敵人不得前進一步。就這樣，兩萬多敵人，除少數僥幸漏網外，其餘全部被386旅殲滅。
土落村戰鬥一結束，軍區首長就決定將沁水縣獨立團升級為386旅的第21團。該團在這次大戰中，的確鍛煉出來了。這時長治守敵史澤波部棄城西逃，劉、鄧首長即令太嶽部隊追擊該敵，於是劉忠率領的386旅和38團又接受了新的戰鬥任務：立即出發，用最快速度，沿吾元、張店一線向西挺進到馬壁鎮，在東西峪一帶截住敵人，堅決、徹底消滅它！
此時，東方已經大亮，第20團、第21團、第38團也從佛廟嶺加入戰鬥，包圍圈越來越小。激戰至下午3時，敵人被壓縮在桃川村，於是，我軍發起了總攻。6時，戰鬥結束，史澤波的1萬人馬，除少數溜掉外，全部被殲。
上黨戰役，共殲敵第19軍、23軍、83軍等11個師約3.5萬人。俘敵副總指揮胡三餘以下將官27名，繳獲山炮24門，輕重機槍2000餘挺、長短槍1.6萬餘支。上黨戰役殲滅的閻錫山部隊占其總兵力的三分之一。劉忠在回憶上黨戰役勝利時說：“這是一個幹淨、徹底、戰果輝煌的大殲滅戰。”
上黨戰役的勝利，打破了蔣介石、閻錫山企圖迅速占領全華北的野心，打亂了國民黨的內戰日程，給自恃武力的蔣介石，潑了一桶冷水，蔣介石暫時“舒服”和“老實”了一些。
上黨戰役結束後，冀魯豫、冀南、太行、太嶽各軍區主力依次編為第1、第2、第3、第4縱隊，作為晉冀魯豫軍區野戰軍。劉忠在上黨戰役勝利結束後，任第4縱隊第10旅旅長，後晉升為縱隊參謀長，太嶽軍區第15縱隊司令員，1949年2月任第18兵團第62軍軍長。