1940年7月25日,为适应冀东抗日斗争形势的需要,八路军晋察冀军区冀东军分区宣告成立,以李运昌为司令员,包森为副司令员。同时,部队进行整编,原来的9个游击总队,一部分充实第十二团,大部分编成第十三团,包森兼任十三团团长和政委。冀东军分区部队两个主力团在地方武装力量的配合下,给予日伪军强有力的打击,保卫了游击根据地。
1941年,日军苦于兵力不足,调集伪“治安军”代替日军控制冀东,推行其“治安强化运动”,企图“巩固冀东、加强津南”。伪“治安军”是日军在华北地区扶植建立的一支正规伪军。3万多人的伪“治安军”进入冀东地区后,先以团、营为单位占领点线,再以连、排为单位逐步散开,配合日军实现“从点到面的占领”。
鉴于敌人部署的变化,中共冀东区分委和冀东军分区决定,将主力部队集中到冀东,发起打击伪“治安军”的战役,粉碎敌人的图谋。随后,军分区制定了周密的作战计划。
12月15日,打击伪“治安军”的战役首先在遵化四十里铺揭开。李运昌、包森、曾克林率八路军十二、十三两团各一部,在四十里铺附近伏击敌人,仅用几十分钟就击毙、俘敌400余人。在随后的一段时间,包森率领十三团部队,与兄弟部队密切协作,接连向伪“治安军”据点发动进攻,歼灭了大量敌人有生力量,使八路军军威大振。
1942年1月12日,包森率部宿营于玉田县黄家山,得到消息说:驻玉田城内的伪“治安军”第二集团所属三、四两个团3000多人,准备在13日进犯燕山口到蓟县、遵化一带实施“扫荡”。包森随即决定扩大战果,进一步打击敌人。他立即率部急行军,设伏于燕山口内果河北岸进行伏击。
果河沿是从燕山山口的燕各庄至果河以南约2.5平方公里的地区,这一带村庄较少,地形开阔。当天深夜,包森率部急行,于凌晨1时到达果河北岸蔡老庄一带,布成伏击圈。约凌晨2时,埋伏在蔡老庄的八路军四连发现敌人先头部队至蔡老庄村外,立即与之交火。连指战员趁敌人立足未稳时发起冲锋,将敌人压回果河南岸。稍后,敌人大队人马开来,双方隔河对峙。黑夜中,包森果断调整作战部署:命四连在正面阵地用火力牵制敌人;八连、九连迂回到敌人后面的燕各庄;七连插到敌人右后侧;特务连策应于四连和七连之间;二营警戒西北方向,并派一个排的兵力占领敌人左后侧制高点,迅速形成对敌人的四面包围。
命令下达后,八路军各连队趁着夜幕快速隐蔽行动,迅速到达指定位置。此时,敌人一面向四连阵地扫射,一面继续向前推进,全然不知已处于八路军的包围之中。天刚蒙蒙亮,包森下达了进攻命令。八路军指战员从正面、左翼和右翼三个方向对敌人发起攻击,敌人遭到突然打击,被毙俘200余人后溃不成军,慌忙后撤,企图逃回燕各庄,但被早已迂回到敌后的八连和九连指战员阻住,很快被毙俘500余人。另有残敌300多人窜上一处制高点,在日本教官的督战下负隅顽抗。
八路军在审问俘虏时,得知被围敌人是伪“治安军”第四团,而伪集团司令部率伪三团正在赶来的路上。包森于是分出部分兵力准备阻击援敌,然后亲临一线,指挥部队对残敌发起猛烈冲锋,并调来刚缴获的迫击炮对敌开炮轰击。
战至下午2时许,伪军们眼见大势已去,遂打死了日本教官,举白旗投降。此时伪三团已经得到果河沿战斗的消息,于是逡巡不前,停在路上观望。在伪集团司令部的催促下,伪三团才开始向伪四团的位置靠拢。下午4时许,伪四团先头部队硬着头皮向八路军打援部队进攻,立刻遭到猛烈反击。战不多时,敌人唯恐重蹈伪四团的命运,丢下山炮等重武器掉头逃命。
此战历时16个小时,包森率领八路军十三团以伤亡30余人的代价,全歼伪“治安军”第四团,击溃伪三团,毙俘敌军千余人,缴获山炮2门,迫击炮7门,轻重机枪26挺,长短枪700余支,弹药10余万发、电台1部、望远镜20余架及其他大量军用物资,在冀东抗日战场上创造了整团歼灭敌人的战例。