孙祖战斗，是八路军第一纵队司令员徐向前亲自部署指挥的一次战斗，在沂蒙抗战史上具有重要地位。
孙祖，是沂南县西南部的一个小集镇，坐落在九子峰之下，所谓“九子峰”，是一道海拔200多米，偏西北走向的小山岭，岭上有9个像巨人手指的小山头。山势连绵起伏，沟壑纵横。山脚北面，孙祖以南有条小沙河，河两岸地面比较开阔。抗战初期，山东党政军领导机关经常在孙祖一带活动。中共山东分局和八路军第一纵队指挥机关等就驻在孙祖南面的高庄、东铁峪等村。
为摧毁沂蒙山区抗日根据地，破坏根据地建设，消灭抗日队伍，日伪军除大规模“扫荡”外，还经常纠集小股武装进犯根据地，抢掠财物、粮食等，以达到其“以战养战”的目的。
1940年3月15日夜晚，沂水、莒县县城及朱蔚、东里店、铜井等地日伪军400多人向孙祖一带进犯。
为了打击敌人的嚣张气焰，鼓舞抗日军民的胜利信心，徐向前等决定利用孙祖周围的有利地势消灭敌人。具体部署是：山东纵队第二支队埋伏在九子峰，山纵警卫团埋伏在孙祖以北的荆山断敌退路，中共山东分局党校警卫连节节抵抗敌人，引诱日伪军进我伏击圈；由胶东护送干部到沂蒙的山纵第五支队交通营打增援。
16日上午9时许，骄狂的敌人在我军的逼引下窜入九子峰阵地。早已埋伏到九子峰的山纵第二支队突然向敌人发起攻击。寂静的山头顿时枪声大作。敌人遭到突然打击，乱作一团。我各路伏兵英勇冲杀，日伪军纷纷倒毙。
经过短暂的惊慌之后，日军立即依靠优势火力负隅顽抗，并交替掩护着后撤。我军不给敌人以喘息之机，从四面八方围攻敌人。战至第二天晚上，日伪军残部借夜色夺路逃窜。这一仗取得了击毙日军指挥官小林以下120人，击伤日军70余人的重大胜利。这在当时是一个很大的战绩。南京、延安都对这次战斗进行了报道和表彰。
战后，中共山东分局在孙祖召开祝捷大会，并编演了《孙祖大捷》剧目，极大地振奋了抗日军民的精神。