10月6日晚，日军在飞机掩护下，向康宁镇方向南逃。沿途连续遭我军阻击、伏击、追击，已走投无路，只得在甄家庄东南高地上固守起来。"如何以最小的代价消灭敌军？"周士第设计将敌军诱出甄家庄阵地，在运动中歼灭。经过3天3夜的连续围击，日军的阵地愈来愈小，伤亡愈来愈大，终于弹尽粮绝。
10日22时，日军终于顺着山沟向东突围，正好进入我军设伏的道路。地雷、手榴弹、石头，一时间火光闪闪，响声隆隆，日军死伤遍地。追击部队、武工队、民兵等也陆续赶到，将日军围在天罗地网中。11日拂晓，日军大部分被歼灭，战斗结束。
"甄家庄战斗共歼灭日军700余人、伪军100余人，是对日伪军的又一次歼灭性打击。"海南日报黄宏良先生评价，日军原定配合蒋介石反共和向晋西北根据地"反挤"的秋季大扫荡计划，以甄家庄歼灭战的胜利宣告结束了。
这年10月，周士第升任晋绥军区副司令员。
晋中战役：解放战争史上的奇迹
抗日战争结束后，内战爆发，蒋介石、阎锡山部队对晋绥解放区发起进攻。1948年5月9日，中共中央及中央军委决定，将晋冀鲁豫和晋察冀两战略区及领导机关合并，组成华北军区。由晋冀鲁豫第八、第十三、第十五纵队组成华北军区第一兵团，徐向前兼任司令员和政委，周士第任副司令员兼副政委。周士第到职后，就被派去西柏坡，向党中央和华北局、华北军区请示组织晋中战役的问题。
晋中平原沃野千里，历来是山西的粮仓，阎军的供应基地。时近麦熟季节，保粮、抢粮、屯粮，便成为阎锡山实行战略防御的关键所在。6月下旬的一天，毛泽东留周士第在他住处吃饭。毛泽东边吃边说："此次战役是保卫麦收的战役，但是战役的重心还是消灭敌人，消灭了敌人就是最有效地保卫麦收。"周士第回到兵团后，立即向徐向前研究贯彻毛泽东的指示。
这一次，周士第协助徐向前，指挥6万多人民解放军，向阎锡山10多万人的部队发动了晋中战役。
