1947年11月17日，晋察冀第3纵队独7旅、独8旅，与围城之实行35团和高邑、元氏、获鹿3县独立营汇合，后据作战需要，又调华东野战军1榴弹炮营、晋察冀炮兵旅1野炮营和第3纵队1工兵营配合作战。
元氏城用石砌，城墙高达10米，历有"铜墙铁壁"之谓。守敌系国民党河北保安第5团及周围7县逃亡的保安队、还乡团。他们在城顶面构筑了环城堑沟，每隔30米筑碉堡1座，各碉堡间挖有许多作战掩体，火力既可直接封锁城下，又能通过堑沟互相增援；在城墙并腰设有3层暗火力点，形成交叉火力网；在城墙外挖有深宽各6米的2条环城壕。一条将三关连同城池一并围住称外环城壕。一条紧环城池，称内环城壕。守敌在两条城壕线上密布工事，在3个城门和城墙4角下，有7条暗道与城外贯通。在通往三关的要道路口，布设地雷区；在关外，3座9米高炮楼的火力直接封锁三关，卫护城池，构成了严密的防御体系。
人民解放军本着"多流汗，少流血"的精神，采取了坑道爆破的攻坚战术。为给工兵坑道作业扫除障碍，于22日黄昏发起夺关进攻。23日傍晚，全部摧毁敌外环城壕前沿防线，占领三关。25日夜破土动工，解放军边掘边打击敌人的袭扰。为摆脱敌人的干扰，采取"主、辅坑道并进，以辅坑道护主坑道"的作业战术。在守敌从城内向外挖掘坑道，进行爆炸破坏手段的同时，加强了反侦测，及时查明敌坑道方位，先行起爆，消灭敌人。经7昼夜紧张施工、战斗，出土11万立方米，构筑主、辅坑道9条，设5个药室。仅南门坑道药室内装炸药7吨，每一爆破点均设置正、副导火线路。
12月2日15时，解放军发起总攻。在炮火摧毁敌人城墙工事的同时，坑道内点火引爆成功。西门、南门、东南角、东门、东北角5处城墙被炸开。南门处被炸开缺口长达96米，南门城楼及南城墙上的200多名守敌，连同地堡上的木板、铁轨一起飞上了天空。
解放军太行军区部队首先从西门冲入，同时，其它部队也相继攻入，与守敌展开激烈战斗。12月3日晨元氏城宣告解放。经战斗中赞皇、藁城、栾城、赵县、高邑、元氏等县大批民兵支前参战，发挥了重要作用。
这次战斗除击毙敌首魏永和外，还击毙国民党河北保安第五团副团长王福之等以下官兵1554人，生俘3966人，缴获迫击炮2门、轻重机枪92挺、掷弹筒21具、长短枪3600支，电台1部、汽车4辆及大量军需物资。
元氏城的解放，拔掉了国民党在冀西的最后一个据点，将冀西、冀南、冀中解放区连成一片。
石家庄地区各县解放时间：1945年6月5日，八路军攻克深泽县城；1945年6月26日，八路军攻克无极县城；1945年8月，八路军先后收复束鹿、平山、灵寿；1945年9月20日，高邑宣告解放；1945年9月22日，行唐县解放；1945年10月7日，藁城县城解放；1945年10月13日，赞皇县全境解放；1946年8月31日赵县解放；1947年1月26日新乐全部解放；1947年4月8日至5月8日，正定、栾城、井陉先后解放；1947年11月6日，中国人民解放军攻占获鹿县城，从此获鹿全境宣告解放；1947年12月3日，元氏县解放。