爲了加強遊擊總隊的管理，總部抽調了各級指揮員550餘人，加入抗日遊擊總隊，地下黨地方組織雁北行政公署來到了礦區，接管抗日遊擊總隊根據地的建設。
在總部的幫助下，大青山抗日遊擊總隊進行了擴編，改成大青山抗日遊擊縱隊，下轄縱隊部、直屬隊、三個遊擊總隊、12個遊擊支隊，總兵力65400人，擁有各種槍支23400支，各種火炮45門。
徐大龍暫時留任縱隊長，總部調來的高天明將任副縱隊長，馬振宇任參謀長。
遊擊縱隊成立後，面臨的第一個困境就是如何養活這麼龐大的一支部隊，不僅如此，還要加上大批的解救出來的礦工。原大青山游擊隊儲存的物資，再加上燕北行政公署籌集的物資，只夠維持這些人一個半月。
徐大龍首先要解決的就是部隊的供應問題。不僅如此，燕北行政公署下屬一共13個縣，土地都十分貧瘠，當地自給自足都做不到。如今已經到了秋天，如果不能夠籌集到大批的過冬物資，用不着日僞軍的大軍前來圍剿，也熬不過這裏寒冷的冬天。
徐大龍、孫德勝、高天明、馬振宇經過研究，決定主動出擊，集中大青山遊擊縱隊的主力，籌集過冬的物資。
這天上午，孫德勝和魏和尚的騎兵支隊和特戰中隊率先出發，徐大龍、馬振宇率領着兩萬名游擊隊員，乘坐運煤的火車開往大同。
留在大同城裏的日軍主要有獨立混成第二旅團旅團部、直屬隊、大同鐵路守備隊等6000餘名日軍。
DT市的城防異常堅固，抗日遊擊總隊缺乏攻堅作戰的經驗。爲了避免遭受慘重的傷亡，徐大龍採取圍三缺一的戰術，指揮部隊從東西南三面向大同城發起了進攻。
經過一天一夜的激戰，日軍放棄了大同城，途經臥虎灣，
向天鎮方向撤退。
日軍在撤退的過程中，遭遇了孫德勝率領的騎兵支隊的襲擊，又扔下了幾百具屍體。
臥虎灣地形複雜，爲了避免游擊隊的騎兵遭遇重大傷亡，孫德勝也停止了追擊。
進攻大同的戰役，抗日武裝消滅了三千多名日僞軍，攻佔了大同，繳獲了大批的武器彈藥以及各種物資。籌集到了基本上可以滿足抗日遊擊縱隊過冬的物資。
爲了避免遭遇日軍的圍攻，徐大龍等人在大同城裏休整了三天，然後主動放棄了大同退往礦區。
筱冢義男正在調兵遣將，準備對付抗日遊擊縱隊，聽說他們竟然攻克了大同城，非常的憤怒。他現在已經不再認爲，這夥遊擊縱隊只是由戰俘和勞工暴動組成的部隊那麼簡單了，認爲裏面一定有地下黨抗武裝的骨幹力量，並且有高明的指揮員在那裏指揮。
他立刻從太原城裏派出情報人員前往大同，對抗日遊擊縱隊的情況展開了調查。
調查的結果讓他十分震驚，那裏不僅出現了大量的地下黨抗日武裝的騎兵，而且帶頭的人就是那個令他無比頭疼的徐大龍。
他一看到這個該死的徐大龍就頭疼，不明白爲什麼哪兒都少不了他，實在是太可惡了。
當初徐大龍只帶了一小隊人馬，就將馬武山根據地發展壯大到了那種程度，
如今的徐大龍手下有數萬人馬，如果能夠給他充足的時間，他一定會將這支部隊帶成一支可怕的抗日武裝力量。
總部對於抗日遊擊縱隊的情況十分關注，指示地下黨的情報組織爲徐大龍提供相關的情報。
不久以後，徐大龍就掌握了日軍兵力調動的情況。
如今筱冢義男的第一軍兵力捉襟見肘，他能夠抽調的兵力只有第102師團的一個步兵旅團、第110師團和第112師團各一部，總兵力21000餘人，再加上黃協軍第二師，大約8000多名僞軍。
10月2日，日軍各部開始向大同方向集結。
徐大龍知道，以抗日遊擊縱隊目前的實力，還不是日軍的對手。這一仗如果打不好，抗日遊擊縱隊很可能會全軍覆滅。
爲了儘可能地牽制日軍的兵力，徐大龍給李雲龍和趙剛發去了電報，要求馬武山軍分區向駐紮在陽泉的日軍第110師團發起進攻，以此來牽制日軍第110師團的兵力。李雲龍早已經等得不耐煩了，接到徐大龍的電報之後，立刻率領新一旅、獨立旅以及馬武山游擊隊的主力，向陽泉方向攻擊前進。
日軍的第110師團面對着李雲龍所部猛烈地進攻，不得不抽調準備參加大同方向作戰的一個加強步兵聯隊，調回了陽泉。
中條山付將軍接到了徐大龍的電報之後，也指揮着果軍向日軍第112師團發起了進攻。
第112師團也將用於大同方向的一個加強步兵聯隊的兵力抽調了回來。
就這樣，日軍用於大同方向作戰的就只剩下了第102師團的一個步兵旅團。
徐大龍派出孫德勝率領着騎兵支隊，沿途對第102師團的日軍展開了襲擾，他率領大青山抗日遊擊縱隊的主力，前往秋林縣城去攻打黃協軍第二師。
10月5日凌晨3點，徐大龍率領大青山抗日遊擊縱隊主力44000餘人，將黃協軍第二師的主力包圍在了秋林縣城。
4:20魏和尚率領特戰中隊率先拿下了秋林縣城的北門，馬振宇指揮着第一總隊的官兵們衝進了縣城，不久以後就拿下了縣城的東門。第二、第三總隊的官兵們也攻進了縣城。
黃協軍第2師抵擋不住抗日遊擊縱隊的進攻，打開了南門，試圖逃走，結果遭遇了城外負責包圍的游擊隊員們的迎頭痛擊。
戰役進行到早晨8:30，抗日遊擊縱隊攻佔了丘陵縣城全城，全殲了僞軍第二師師長以下7400餘人，繳獲了大量的武器、彈藥和其他物資。
經過了這一場戰鬥之後，抗日遊擊縱隊的戰鬥力進一步得到了提升。
徐大龍認爲完全有實力抗衡日軍第102師團的那一個步兵旅團了，於是就率領着部隊前去迎戰日軍第102師團的204旅團。
10月5日上午9點，徐大龍率領着大隊人馬正在行軍，突然接到了孫德勝發來的電報，說日軍第102師團的204旅團已經停止了前進，不久以後就沿着原路撤退了。
原來，筱冢義男一直觀察着戰場上的情況，當他發現地110師團和第112師團參加圍攻抗日遊擊縱隊的兵力，已經被迫抽調了回去。黃協軍第二師又遭到了全殲，他擔心僅剩下一個步兵旅團不是徐大龍的對手，尤其是當他得知徐大龍已經率領着抗日遊擊縱隊的主力前去圍攻第204旅團，他擔心該旅團被徐大龍所部殲滅，於是就下令暫時停止對大青山抗日遊擊縱隊的圍攻，等到抽調到足夠的兵力之後，再做打算。