当上海战事逐步扩大时，中国最高统帅部一度忽视了山西战场。
在山西与河北的交界处，太行山纵贯南北，居高临下地俯视着整个华北地区。自古以来，山西便是华北的西部屏障，控制了山西就等于在制高点上控制了华北。因此，要确保华北就必须确保山西，而攫取华北也必须控制山西。——华北日军从战事一开始，便将主攻方向放在了晋北，依据的就是这一军事常识。
但是，南口战役结束后，当平绥路上的日军大举向山西推进时，蒋介石却把位于第二战区的汤恩伯的第十三军调往了淞沪方向。对此，阎锡山表示严重不满，称其“急其所缓缓其急，何异补疮把肉剜”。共产党人对此也有异议，认为蒋介石“没有清楚认识到保卫山西的重要战略意义，未能以更多的精锐部队首先使用于山西的保卫，这是后来山西失利致使整个华北局势处于不利的一个重要原因”。
日军攻破平型关和雁门关后，攻势直指太原，蒋介石这才意识到山西对于全国战局的重要性：“我们与日本人打仗，不怕从南方打，也不怕从北方打，最担心的是日本人由卢沟桥入山西，再经汉中，入四川。”蒋介石担心的是中国抗战后方的安全——战争刚刚开始，如果没有了后方，仗还怎么打下去？
日军第五师团师团长板垣征四郎急欲占领太原。
按照战争初期日军参谋本部的意图，华北战事应限定在华北的平原地区：“华北方面军的作战地区（不包括航空），大概定位连接石家庄—德州一线以北。”但是，板垣征四郎认为，必须全面控制山西，至少要占领太原：“攻克太原的作战基本理论，是根据这个古来公认的‘制伏山西就能制伏华北，制伏华北就能制伏全中国’而得出的。”板垣征四郎的参谋美山要藏大佐说：“当时第五师团的官兵，几乎都对这句话有一种魅力性的使命感，就好像是能用它来克服一切困难的一种咒语一样。”
关东军与板垣征四郎的看法高度一致，即必须使用强大武力控制山西和华北。之后，迅速建立由日本人掌控的伪政权，以从根本上保障“满洲国”的“国防安全”。日军参谋本部最终同意了板垣征四郎的请求，于一九二七年十月一日下达了攻击太原的作战指令。日军华北方面军随即命令关东军一部归板垣征四郎指挥；命令河北境内的日军一部突破石家庄中国守军的防线，沿正太路（正定——太原）向井陉方向发起攻击，册应第五师团。——井陉，位于河北的石家庄以西，山西的娘子关以东，是正太铁路线上从河北通向山西的要冲。
阎锡山自太和岭口撤退，刚一回到太原，就收到了蒋介石要求他坚守山西的命令，而且要求他坚守的时间越长越好——至少要一个月以上。为此，阎锡山请求将平汉线上的卫立煌的第十四集团军调归第二战区指挥。蒋介石答应了。——阎锡山主动请求中央军部队进入他的山西地盘，这在以往是绝对不可能的。
卫立煌的第十四集团军，中国陆军的精锐部队之一，至少看上去与阎锡山的晋军完全不一样：官兵清一色的深灰色军装，扛着清一色的七点九毫米口径步枪。机枪也不少，甚至还有专门打坦克的德式山炮。大部分人操广东或安徽口音，坐下来休息时不怎么说话，行军时爱唱歌，唱的是卫立煌填词的《第十四集团军军歌》：
这是我们的地方，
这是我们的家乡，
我们第十四集团军，英勇坚强为祖国的生存而奋斗，
团结得好比钢一样。
服从命令，保卫边疆，
联合民众，抵抗暴强。
把自己的力量，献给祖国，完成中华民族的解放。
十月四日，卫立煌先于部队抵达太原。
见到卫立煌，阎锡山不住地慨叹“是咱把你求来的”。
第二天，阎锡山、周恩来、卫立煌、傅作义以及刚刚上任的第二战区副司令长官黄绍竑等人一起讨论忻口防御问题。对于敌情，大家一致的判断是：“敌以主力由大营、繁峙，以一部由大同、雁门沿汽车路进攻，另以一部由阳方口（位于雁门关西南）附近实行牵制攻击，以使其主力攻击容易。”因此，决定中国守军依托东起五台西至宁武附近的山脉，以忻口以北各处要地为作战支撑，缩短战线、集中兵力对南下的日军进行阻击。具体部署是：以朱德的第十八集团军为右翼，卫立煌的第十四集团军为中央，杨爱源的第六集团军为左翼，傅作义的第七集团军为总预备队。
因为日军已经攻占了晋北要地，其攻势的锋刃笔直地向南而悬。这导致了阎锡山对于太原正北面的忻口过于警觉，而忽视了太原以东娘子关方向的防守。为此，毛泽东专门致电周恩来，委托他提醒阎锡山：华北的日军占领石家庄后，定会沿着正太铁路向西进攻，因此娘子关方向必须派出重兵把守，这样才能确保忻口战场侧背的安全。毛泽东认为，进入山西的日军总数不过两个半师团，为了确保晋北的各占领区，日军需要分出兵力守备。因此，攻击忻口的日军，顶多一个师团。如果我军部署妥当，是有可能击败敌人的，但前提是娘子关必须安全稳固。否则，一旦华北战场的日军西进，只要通过了娘子关，不但太原近在咫尺，阎锡山还会因日军的左右夹击而被迫两面作战。——在忻口阻击、后方袭扰与娘子关坚守这三个必须坚持的作战要点中，毛泽东明确地将坚守娘子关放在第一位。
十三日，毛泽东致电周恩来、朱德、彭德怀：
……可否向蒋（蒋介石）程（程潜）阎（阎锡山）提议任命黄绍竑为娘子关、龙泉关沿太行山脉以东各军（红军不在内）之总司令，以统一指挥确保娘子关。因娘子关不失则太原虽失仍可支持，如娘子关失守则华北战局立即变为局部战，失掉了全局的意义。须知华北战局重点并不在太原，而在娘子关、龙泉关一带之太行山脉。如太行山脉及正太路在我手，敌进太原如处瓮中，我军是还能有所作为的……
无法得知阎锡山对于毛泽东的提醒是否真正理解并给予过充分重视。尽管后来负责娘子关作战的副司令长官黄绍竑依据毛泽东的提醒，将第一军团孙连仲部调往娘子关作为预备队，但从整个山西战场的兵力分布看，中国军队布防娘子关方向的兵力仍是过于单薄。后来的战争发展进程证明，毛泽东对娘子关的担心不幸成为事实，从而令中国军队在山西战场的作战出现了令人扼腕的遗憾。
就在中国第二战区制订作战计划的时候，板垣征四郎指挥日军第五师团步兵第二十一旅团以及独立混成第二、第十五旅团集结于代县附近，之后开始攻击崞县和原平。
四日，日军占领代县西南方向的阳明堡，继续南下攻击崞县时，被中国守军王靖国的第十九军击退。五日，日军攻击阳明堡以西的阳方口，中国守军独立第七旅与日军彻夜激战后，退守段家岭、瓦窑一线，日军占领了阳方口以南的宁武县城。下午，日军独立混成第二旅团逼近崞县北关，第十九军独立第二旅的两个团与日军于城北混战，在日军猛烈炮火的打击下，中国守军阵地大半被毁，四〇七团团长刘良相、团附高振麟阵亡；第二〇五旅特务排和四〇七团残部奉命发动反击，但因部队伤亡过重被迫退入崞县城内。
日军混成第十五旅团同日开始攻击原平。
此时，卫立煌的第十四集团军主力尚在车运途中，最早也要到八日前后才能抵达忻口战场。这就意味着，原平和崞县一线的中国守军必须死顶不退，尽力迟滞日军南下的速度。可是，就在这时候，阎锡山下达了向日军全面出击的命令，要求左、中、右三个方向的中国军队向当面日军发起攻击，骑兵部队同时在大同附近切断平绥铁路以绝日军后路。阎锡山的目的是对南下崞县、原平的日军实施围歼——无人知晓，在主力部队尚未展开时，何以能够做到全面出击。眼前最迫切的问题是：包括八路军在内，中国守军必须堵住南下的日军，为主力部队在原平以南、太原以北的忻口布阵，赢得必要的时间。
七日，日军独立混成第二旅团在二十余架飞机、二十余门重炮和三十余门山炮的支援下，向崞县发起猛攻。崞县的城墙倒塌了十余丈，中国守军的工事全部被毁，城内的电话线路均被切断，千余日军步兵在坦克的前导下开始了集团冲锋。下午，东桥阵地上的四〇九团伤亡殆尽，四一〇团团长石焕然率残部三百余人前去增援，在路途中遭日军冲击全部伤亡。日军从倒塌的城墙缺口蜂拥而入，中国守军在残酷的巷战后残部退出县城。崞县陷落。
这一天，在原平方向，日军独立混成第十五旅团与中国守军第一九六旅形成对峙。
崞县失守，中国军队失去了阻击的支撑点，同时也失去了反击的支撑点，这让阎锡山发布的全面出击的命令瞬间成为泡影。
八日，阎锡山命令忻口全线改为守势。
毛泽东就八路军各师作战问题致电周恩来、朱德、彭德怀：
甲、完全同意周与程潜、阎锡山共商决定之作战计划。
乙、我五师全部除一部做地方工作者外，应速集中于台怀镇以北，大营镇、砂河镇以南之山地，待敌被吸引于原平、忻县地区并打得激烈时，袭取平型关、大营、砂河、繁峙线。得手后，交友军占领该线，我军向北突击，占领浑源、应县地区，开展新局面。
丙、王震部速归还贺师建制。贺师全部除游击支队外，主力此刻应隐蔽于五寨地区，待原平正面打得激烈时，而我一一五师又已实施向大营、浑源行动时，即用主力出长城，袭击朔县、左云一带，与五师相呼应，捣乱敌人的整个后方。
丁、一二九师以一个团位于孝义，主力位于包括娘子关在内之正太铁路侧后，主要任务是动员工人及两侧农民，战略上册应林、贺两师，巩固后路。
戊、林、贺两师原来划定之地区，均应派遣必要之地方工作人员，有计划地散开工作，于一定地区完成一定任务，不得因为主力作战而置原定地区之地方工作于不顾。以上部署意见，请朱、彭速即考虑执行。
己、我军部署仅能当面告诉阎锡山，不得用电报告诉他，并要阎不得下达于任何人，严防泄露。
在平型关伏击战取得胜利后，共产党领导的八路军在晋北前线受到了中国军队其他各路部队的尊重。毛泽东特别要求朱德和彭德怀转告八路军所辖部队的所有指挥员，一旦作战中有“国民党交给我们指挥之部队”，八路军应该“采取爱护协助态度，不使他们担任最危险的任务，不使他们给养物资缺乏”，对他们要“多取商量，表示殷勤爱护之意，力戒轻视、忽视、讥笑、漠不关心”等错误态度。由于与八路军同处一个战场，阎锡山的晋军官兵惊讶地发现，八路军从官到兵都非常年轻，尽管武器简陋，军装粗糙，但每个人都意气风发、斗志昂扬，他们得到了八路军送来的小册子——《抗日救国十大纲领》。
根据八路军总部下达的作战命令，十月一日，八路军第一二〇师雁北支队袭击了朔县以北的井坪镇，克平鲁县城，并在辛庄附近伏击了日军运输队；八日，该师第三五八旅夜袭宁武县城；十日，八路军第一一五师独立团克涞源县城，该师第三四四旅在平型关附近断绝了日军的交通线。由于日军主力部队均已南下，晋北各处要地只能分兵守备。因此，位于敌后战场的八路军，利用日军兵力薄弱之时，发挥袭击战和伏击战的优势，多次歼灭日军运输队，连续转战收复多个城池，“切断了张家口至代县间日军的后方交通线”。
十月六日，蒋介石致电八路军总指挥朱德：
捷报传来，无任欣慰。袭敌侧背，断其联络，收效甚大。
希更发动民众，扩大行动，使敌有后顾之虑，则于占据更有裨益也。
十月七日，蒋介石再次致电朱德和彭德怀：
宋支队（八路军雁北支队支队长宋时轮）奋勇杀敌，收复井坪，殊为欣慰。若能扩大游击，向平绥线山的行动，使敌感受痛苦，尤有意义。并希转前方将士，代致嘉勉，为盼。
八路军的作战，完全是敌后战场的孤军战斗，因此部队伤亡很大。
为此，国民政府军事委员会第一部（作战部）专就给予八路军作战奖恤问题，致电时任军事委员会管理部部长张治中：
据第十八集团军朱总司令德（阳曲）江（三日）电称“职路进入战斗以来，以主力于平型关、雁门关、朔县线之两翼侧外，另组织四个支队袭击敌之后方，截断运输，破坏交通，发动群众组织，扩大游击战争等为主要任务，计各支队先后均有胜利。总共缴获汽车八十余辆，九二野炮一门，七三、七五山炮弹三千余发，步枪三百余支，机关枪二十余挺，并毙敌千余人。现涞源、广灵、灵丘交通已被我完全截断，敌不敢白日运输。但我伤亡官兵六百余名，内副团长、营长各两名，务请颁给奖恤”等语，即希查照核办，径复为盼。
十日，日军在原平县城炮火轰开的城墙缺口处，不间断地发起集团冲锋，反复消耗撤入城内的中国守军第一九六旅的兵力。中国守军伤亡极重，弹药殆尽，在惨烈的巷战中，那些还活着的官兵在每一条街上每一处院内反复拼杀。第一九六旅领受的任务是坚守七天，现在任务已经完成，却接到了要求再守三天的命令，因为忻口方向主力部队的布防尚未完成。眼见部队几近打光，有官兵主张撤出原平，但旅长姜玉贞表示要与原平县城共存亡。
姜玉贞奉命坚守原平后，光着脊梁，身背短枪，每战必身先士卒，提着手榴弹和士兵一起冲杀。战至十一日，原平县城里的残剩兵力只有五六百人。幸存下来的官兵在没有弹药的情况下护送伤员出城，因为所有人都清楚原平城的失守已经不可挽回。只是，姜玉贞认为，只要他这个旅长还在，原平就不能算是失守。最后时刻，跟随姜旅长留在城里的，仅有特务排排长黄洪友和几名士兵，几个人坚守在一座院子里。围攻的日军越来越多，炮弹直接落进院内，姜玉贞被炸倒。士兵们拖着从泥土中爬起来的旅长，从预先挖好的城墙洞口往城外转移。转移途中，姜玉贞的腿部被日军的炮弹炸伤。他身材魁梧高大，士兵们难以背他行走，当日军追上来时，他已因失血过多失去知觉，日军的刺刀刺入了他的腹部。
日军堵截了第一九六旅运送伤员的汽车，将两百多名伤员全部刺死。
特务排排长黄洪友曾带领士兵冒死返回寻找旅长的遗体，未得，大哭不止。
日军查明这是坚守原平城的中国军队的旅长后，将姜玉贞的遗体拖走并将其头颅割下。
姜玉贞，山东菏泽一个贫苦农民的儿子，没出生即丧父，母亲艰难地将他抚养成人。十九岁入阎锡山的晋军，吃苦耐劳，作战勇猛，先后进山西陆军干部学校和中央军校高等教育班深造。一九三四年升任第一九六旅旅长，军衔少将，阵亡时四十三岁。
中国军队第一九六旅，死守原平近十天，歼灭日军近千人，全旅五千官兵仅存活二百余人。
崞县、原平的坚守，以及八路军袭击日军后方的作战，为第二战区主力部队于忻口一线的集结和布防争得了宝贵时间。
忻口，“前往太原途中最后一处可守的山口”。
忻口实际上是一个位于忻县、崞县、定襄三县交界处的大村落，南距太原约一百公里。东面的五台山与西面的云中山，在这里形成了一道纵贯南北的峡谷，峡谷中横亘着一道长十六公里、宽三公里的山岭，地势十分险要。在山岭北端右侧的山脚下，即忻口大村落的北面，滹佗河从北边流来，云中河从西边流来，在此汇合后继续东流。被夹在两山之间的忻口，犹如一个葫芦口，自古便是出入晋中的重要交通孔道。一九三五年，国民政府拨专款在忻口修筑了国防工事，并在忻口西南侧一条名叫“红沟”的山沟里修筑了数十孔窑洞以为战时军事指挥部。
截至十月十一日，忻口前线的中国守军已全部进入指定位置，并占领了预设阵地。
十二日，日军由原平一线继续南下。
阎锡山将装甲车队和空军拨给前敌总指挥卫立煌，并重新划分了各部队的作战任务和区域：右翼兵团由刘茂恩任总指挥，辖第十五、第十七军和第九十四师；左翼兵团由李默庵任总指挥，辖第十四军所属第十、第八十三、第八十五师以及晋绥军的第六十八、第七十一师；中央兵团由王靖国任总指挥，郝梦龄为前敌总指挥，陈长捷为前敌副总指挥，辖第九、第十九、第三十五、第六十一军。
前敌总指挥卫立煌的具体作战部署是：
（一）飞行队于明（十三）日起逐日派机侦炸原平以南之敌，并侦查原平、崞县、代县间敌后续部队之状况。
（二）右翼兵团（第十五军），应仍占领上社村、营房里、灵山之线，重点置于左后方，与中央兵团切取联系；并于下社子、东新庄、东西岔村各要点，配置警戒；另以一部向右前方对代县以南地区尽量活动，确实掩护军右侧之安全，并以一部占领南神头、亭子头以东高地，为尔后包围攻击之据点。
（三）中央兵团（第九军——欠第四十七师、第二十一师、炮兵第二十八团、战防炮二连、装甲车一队），仍应占领三家庄以北、界河铺、南怀化、新练庄之线，重点置于中央右后方，与右左两兵团切取联系；并于板市、下王庄各处占领前进阵地。
（四）左翼兵团第十四军（第八十五师、炮兵第二十七团之第二营、战防炮营——欠两连、山炮一连）仍应占领秦家庄、大白水、南峪之线，重点置于中央后方，与中央兵团切取联系；并于后城头亘一四八二高地之线配置警戒。另一部向神山以南地区活动，确实掩护军左侧之安全。
（五）总预备队的位置：第十七军（欠二十一师）仍于西冯村附近地区；独立第五旅仍于忻县附近；第十九军于石岭关一带，构筑该线预备阵地。第一九六旅余部于代群村附近集结，而后赴关城镇归建。
中国军队集结于忻口战场的总兵力约二十八万，除了中央军嫡系部队第九军、第十四军、第九十四师外，还有晋军、陕军、豫军、东北军、八路军等部队，还有炮兵八个团、骑兵四个师，以及可以支援作战的空军战机三十架。
攻击忻口的日军，除了板垣征四郎的第五师团外，还有原属于关东军察哈尔兵团的独立混成第二、第十五旅团以及萱岛高支队和堤不夹贵支队，共计约十五个步兵大队，配属坦克一百五十辆、大炮二百五十门、作战飞机三百架，总兵力约五万。
板垣征四郎总是抱怨兵力不足，特别是他的第九旅团被抽调到杭州湾登陆去了，兵力更觉捉襟见肘。尽管华北方面军司令官寺内寿一从担负平津警备任务的第一〇九师团中抽出了两个步兵大队，再加上一个机械化步兵联队，命其增援山西战场，但板垣征四郎还是认为自己兵力薄弱。
板垣征四郎知道，当面的中国军队必将与他死拼血战。
十月十二日，日军向忻口前沿进行尝试性攻击和潜进，中国守军左翼兵团首当其冲。在飞机轮番俯冲轰炸后，三百多名日军骑兵和四百多名步兵，同时向忻口西北方向一条弧形防御线上的要地——兰村、阎庄、卫家庄和一四八二高地——发起攻击，随即突破中国守军于一四八中国守军在炮兵火力支援下奋力反击，击毁日军坦克四辆，致使突入阵地的日军暂时后撤。战斗期间，中国军队左右两翼兵团出动部队，分别向广灵、灵丘、代县和崞县进行敌后游击作战。中国空军第七大队也出动了四架战机，在副大队长吴沛的率领下从太谷机场起飞，飞临崞县上空侦察和轰炸向前运动的日军，日军出现混乱和伤亡，被迫退回。中国战机返航时，一架因迷航撞山而机毁人亡，其余三架安全降落太谷机场。
试探性进攻受挫后，日军决定以混成第十五旅团、堤不夹贵支队为右翼，第五师团为左翼，发起正式攻击。
十三日拂晓，日军先以一部实施火力侦察，然后开始全面突击。由于中国守军的左右两翼有云中山和五台山阻挡，日军集中了五千多步兵，在三十余架战机、五十余辆坦克和五十余门火炮的支援下，采取中央突破的战术，向中国守军第五十四师的南怀化阵地以及左翼兵团的阎庄阵地发起猛攻。战至上午十时，南怀化沿云中河北岸的阵地全被摧毁，中国守军伤亡殆尽。由于增援不及时，日军从撕开的缺口蜂拥而进，渡过云中河，继续向一二〇〇高地攻击。第九军军长郝梦龄命令第二十一师师长李仙洲实施反击。李师长身先士卒，亲率六十三团冲锋。
在日军强大的火力面前，六十三团官兵伤亡巨大——“一上午就替换了几个连排长，最后连伙夫也上阵地支援，运子弹、送伤员。”经过三天三夜的激战，第二十一师击毁日军坦克十五辆，将突进来的日军逼回了云中河对岸——“我方终于收复了山头。当攻上制高点时，敌人只剩下一名军官和一名士兵。那名士兵往山下跑，被那个军官一枪打死了，然后军官自己剖腹自杀。”
左翼，日军将攻击阎庄的兵力猛增至三千余人，突破了当面中国守军第十师的阵地，双方进入反复的争夺状态。
右翼，日军九百余人在原平以南的桃园附近渡过滹沱河，中国军队第六十四师的一个团前往迎击，双方陷于持续的激战。
与此同时，八路军第一一五师第三四四旅主力“夜袭团城口，随后收复平型关及浑源县城”；同一个晚上，该旅六八八团袭击了砂河镇的日军守军，随后一举向西攻克繁峙县城。接着，八路军第一二〇师第三五八旅七一六团以一部向雁门关日军守军发动袭击，“一度切断了雁门关至忻口的交通”。
“日军似感受极大威胁，其重兵器有后撤模样。”
卫立煌和傅作义判断，当面日军攻击受挫，需要整理态势并等待增援，之后才能重新发动攻势，遂立即决定乘势发动反击。
卫立煌从忻县前线指挥部致电阎锡山，告知准备动用预备部队从中央兵团地域出击。阎锡山立即命令左右两翼兵团部队向敌后运动，阻击日军的增援；命令左翼的第六十八、第七十一师加入中央兵团的作战序列，以厚兵力。
卫立煌和傅作义共同策划了反击作战的要领，即以郝梦龄的第九军（欠第四十七师）附李仙洲的第二十一师，在现阵地抵抗日军的进攻；以卫立煌的第十四集团军由大白水附近、傅作义的第七集团军由忻口附近联合出击，从左右两路对当面日军实施夹击。
十四日凌晨一时，卫立煌下达了全线反击的作战命令：
一、右翼兵团，应以主力于明（十四）日拂晓向桃园、北郭下之敌攻击，与第七集团军密切联系，竭力威胁原平南北敌之增援部队，并控制一部于峙峪附近，依情况进出于原平以北地区，截敌退路。
二、中央兵团，须于本（十三）日晚，歼灭侵入南怀化附近之敌，确保原阵地，为第七集团军出击之支援。
三、左翼兵团，应于明（十四）日拂晓，以主力逐次向永兴村及其以北高地之敌包围攻击；一部先与第七集团军协力击灭侵入南怀化之敌后，再向王家庄、安家庄一带攻击。
四、第七十一师，着于本（十三）日黄昏前，接替阎庄、水油沟迄山水村一带第十四军及八十五师阵地之守备，并为该军出击的支援，尔后即归第十四军李军长（李默庵）指挥。
十三日夜，参加反击作战的中国军队均已抵达忻口以北界河铺附近的出击位置。
从军事角度上看，卫立煌的反击计划是正确和果断的：以攻为守，在条件允许的情况下，不失为积极防御的有效手段，而这种积极防御的理念是抗战爆发后中国军队最为缺乏的。
但是，此刻在忻口战场发动大规模的反击作战，理应注意这样一个前提：尽管当面日军攻击受挫，但未到无力攻击的地步，也未到必待增援的境地。日军在十三日攻击未果的情况下，十四日也许会发动更大规模的攻击，而重点很可能是中国守军中央兵团的阵地，即目前李仙洲的第二十一师的阵地。——那么，卫立煌是否想到过，一旦第二十一师既是日军攻击的主要方向，同时又是中国军队反击作战的主要方向——敌我两军迎头相撞，将会出现何种景象？
无法得知当面日军是否掌握了中国军队的情报——当中国守军全面反击作战开始时，当面的日军也同时发动了进攻。
凌晨二时，云中河岸边，中日两军瞬间就冲撞在了一起。
按照作战计划，董其武的第二一八旅向云中河北岸扑过去。在通过河上的一座木桥时，受到当面日军机枪的严密封锁，四二〇团二营机枪连连长王星明等二十多名官兵阵亡。该旅冒着伤亡继续攻击前进吋，接到了增援南怀化阵地的命令。南怀化位于界河铺的西北方向，是中国军队忻口一线阵地的核心支撑点，阵地上的守军是第九军第五十四师第一六一旅。日军在猛烈炮火的支援下，向第一六一旅三二二营的阵地轮番攻击。三营出现严重伤亡后，一营增援而来，被迫与日军展开残酷的白刃战。日军突破了南怀化阵地前沿，中国守军退入南怀化村中，后又退到村外的小高地上。为了封堵南怀化缺口，第九军军长郝梦龄亲赴前沿督战，指挥部队连续反击，与日军在南怀化村几进几处。三二二团团长戴慕贞、团附赵子立以及三名营长身负重伤被抬了下去，全团伤亡已达千人以上。郝军长命令董其武的部队增援南怀化后，中国守军在阵地前组织起突击队，轮番向日军发动反击，但南怀化阵地依旧没能收复。郝军长将还在阵地上的三二二团官兵进行了合编，他对这些已经苦战多日的官兵说：“一天不死，抗战任务一天不能算完。出发前，我已在家中写下遗嘱，不打败日军决不生还。现在我同你们一起坚守此阵地，决不先退。我若是先退，你们不管是谁，都可以枪毙我；你们不管是谁，只要后退一步，我立即枪毙他。你们敢陪我再次坚守阵地吗？”官兵们齐声高喊：“誓死坚守阵地！”合编后的部队再次发起反击，试图收复南怀化阵地。日军集中了三十多架飞机、三十余辆坦克和数十门火炮向南怀化猛炸猛轰，致使中国守军置于如雨的弹片中。三二二团二营副营长翟洪章，刚刚接替了一营长的位置，他带领五名传令兵躲进一个临时挖出的掩蔽部里，“不料一颗炮弹恰落其上。掩蔽部被炸塌，五名传令兵全被炸死”。当翟营长从泥土中把自己刨出来时，发现“身上濺满了鲜血和脑浆”。翟营长请求郝军长增援，郝梦龄给他的回复是：“战在何处，死在何处。”
第二一八旅派出四三六团前往增援南怀化。董其武率领着四二〇团继续执行反击作战任务。团长李思温命令一营营长张世珍部为主攻，三营后续跟进，二营为预备队，全团冲进了位于南怀化西北方向的弓家庄。弓家庄里的日军没有想到中国军队会直接冲进来，慌乱中开始向村外逃，遭到预伏在村外的三营官兵的截击，双方混战在一起，日军死伤狼藉，三营七连连长杨子西、九连连长范希文等百余名中国官兵阵亡。接着，第二一八旅继续向东泥河村攻击，将村里正在吃饭的日军歼灭大半，可随后就受到日军坦克的反击，部队再次出现巨大伤亡，董其武旅长负伤。
此时，在忻口一线，中国军队中央兵团的所有阵地都已处在日军不间断的凶猛攻击下。在弹片横飞的前沿阵地上，一颗子弹射进了第二十一师师长李仙洲的左胸：
时至中午，我与郝军长、庄村夫团长在半山腰观察敌情。我正在与团长讲话时，突然感觉有个东西碰了我左胸部一下，当时也没在意，就同他们往山顶爬。郝军长发现我背后有血，大声说：“李师长，你受伤了！”我说：“没事，好像是什么碰了我一下。”“还说没事！子弹都从你的背后穿过来了！”郝军长说着给我吃了点白药，这时我还清醒。当包扎时，我就昏迷过去不省人事了。
士兵们把李师长抬下山的时候，军医认为胸腔里有瘀血没有流出来，要求把昏迷的李师长头朝下抬着以控出瘀血，士兵们不忍心这么做，还是头朝上抬到了后山师部。接着，李仙洲被转送到汾阳一家美国教会医院，院长亲自给他做了手术，言子弹从左胸进入、后背出来时李师长恰在“呼气之瞬间”——“心脏向回收缩，子弹在肺叶中间穿过去了。若是在吸气的瞬间，子弹就会打穿肺脏，当时就完了。”两个月后，李仙洲伤愈归队，晋升为第二十九军军长。
十四日晚八时许，卫立煌率独立第五旅来到前沿。他发现前线部队太多，伤亡严重，且指挥很不统一，于是重新调整了部署：命令陈长捷指挥第二十一师，独立第二、第三旅（欠第四团），新编第四旅，负责扫清南怀化之敌；命令郝梦龄指挥第五十四师，独立第三旅的四团，第二一八、第二一七旅，担任正面防御并向日军再次实施反击作战。
十五日，左翼中国军队第十师的大白水村阵地，受到日军在三十多辆坦克引导下的持续攻击。中国官兵最痛恨的就是日军的坦克，他们打坦克的山炮很少，只能在阵地前挖出很深的反坦克壕沟。日军的坦克被阻挡后，中国官兵便用机枪向日军步兵射击，壕沟的底部很快就被日军的尸体覆盖。中国守军为对付日军的坦克使用了各种方法：“先往坦克上浇汽油，再投以手榴弹；或是冲到坦克前面，把手榴弹塞到履带里。抗日战士为了往日军坦克履带中塞手榴弹，手指被辗断者有许多人。”李默庵的第十四军第十师，其武器装备在中国陆军中可算精良：每个步兵连有九挺捷克式轻机枪和七十五支中正式步枪，每个重机枪连有六挺马克沁重机枪和六门迫击炮，这使得每个营的阵地上能够配备二十七挺轻机枪、六挺重机枪、两门迫击炮和二百五十支步枪，另外还临时配备了两门德制的战防炮。但是，面对日军坦克的集团冲锋，大白水村阵地还是危机重重。有限的反坦克战防炮击毁了几辆日军坦克后，立即招致日军报复性的炮击——“十几门大炮集中轰击，雨点似的炸弹、炮弹和飞机上的机枪子弹，不过十几分钟，就把一个战防炮排阵地炸得血肉横飞，尘土漫天，战防炮排的官兵完全与阵地共存亡，无幸存者。”日军在炮击之后趁势冲锋，冲锋时竟把从中国百姓那里抢来的大群牛羊赶在前面挡子弹。第十师官兵与日军在大白水村里激战多时，大白水村阵地依旧在中国守军手中。
董其武旅长负伤后，孙兰峰接替指挥，第二一八旅奉命攻击威胁中国守军进攻的旧河北村日军阵地。四二〇团攻入村庄后，在一座院落里发现了数名脸上抹了锅灰的妇女，其惊恐万状的样子令官兵们心里十分酸楚。攻到最后一座大院子时，残存的日军龟缩在内不肯投降。突然，从院子里跑出来一个十来岁的小女孩，中国官兵的射击骤然停止。
小女孩来到我们面前，声音颤抖地说：院子里的日本鬼子叫我告诉你们说，如果你们不开枪，他们就向西北走。我们照顾好小女孩，仍用中国话喊“缴枪不杀，优待俘虏”等语，但仍不见动静。最后两位李团长商定，派人上房投弹歼敌。随即竖起了梯子，二十余人上房顶，伏在外坡向里投手榴弹。敌人虽多死伤，但始终不肯投降……垂死之敌不肯投降，见房顶上有人，即由房内向房上穿射，致使伏在房上的三排排长张玉山等十余人壮烈牺牲……我军决定火烧大院，全歼该敌。大家积草堆柴，引火烧房。十几分钟，院内敌人始得全歼。
中国空军第二十七大队的两架战机自汾阳机场起飞，于凌晨五时三十分轰炸了位于崞县的日军阵地，十分钟后安全返航。六时十五分以及八时十分，两架中国战机再次轰炸了崞县日军阵地，返航时遭遇四架日军驱逐机的拦截，中国飞行员苏英祥、廖兆琼阵亡，飞机残骸坠落于忻县附近。十四时三十分，中国空军第七大队和第十二大队的战机再次起飞，轰炸目标是崞县西北日军运输线上的一座桥梁，但因投弹偏离没有命中，战机安全返航。
忻口激战的同时，根据第二战区的作战计划，八路军继续深入敌后顽强袭扰。第一一五师第三四四旅将从灵丘方向开来的一百三十多辆日军汽车堵在了小寨村附近，尽管日军派出一个大队增援，但第三四四旅死顶不退，日军被迫撤回了灵丘。该师独立团和骑兵营在广灵以南的冯家沟伏击了日军第五师团的第二运输队，毙伤日军百余人后，先后克复广灵、紫荆关、易县、灵丘和蔚县。八路军第一二〇师在忻口的右翼，先后占领了攻击忻口日军的数个后方要点，并向原平附近出击，破坏了大同至太原的公路，严重打击了日军后方补给线。
但是，忻口全线的关键支撑点南怀化阵地，仍在日军手中。
十五日晚，卫立煌严令郝梦龄十六日出击，必须夺回南怀化阵地。
据此，第九军军长郝梦龄和第六十一军军长陈长捷商定了作战部署：一、第五十四师之第一六二旅（欠一个团）向位于南怀化以北的“官村左前方之敌攻击”；二、第二十一师之第六十三旅向南怀化以北之敌攻击；三、独立第五旅由现地向南怀化东端之敌攻击；四、新编第四旅强行占领南怀化；五、第五十四师之三二二团为向导队，分属于第六十三旅、独立第五旅和新编第四旅；六、独立第二、第三两旅协同右翼各部队增援新编第四旅，攻击南怀化之敌；七、第二十一师之第六十一旅，由一三〇〇高地攻击南怀化以南新练庄东北之敌；八、第六十八师由南怀化以南的秦家庄、新练庄向北出击，协助歼灭位于南怀化西北方向的后城头的敌人；九、第十师派一部由兰村向北面的前城头与后城头协助攻击；十、第二一七旅及第一六一旅攻击南怀化北面龙庄、下王庄以北之敌；十一、第二一八旅攻占后城头以北的旧河北后，向南怀化之背后实行攻击；十二、第二一一旅、第十九军之第二〇九旅于金山铺泡池村集结，为预备队；十三、以上各部队，均于十六日二时开始行动。
出击的时间还是午夜两点。
这几乎是中国军队孤注一掷的反击。
与十四日的情况一样，中国军队刚刚发动反击，日军的大举进攻同时开始了。担负反击南怀化阵地任务的独立第三、第五旅和新编第四旅等部队，作战一开始就陷入了混乱——阵地狭窄，地形复杂，夜色黑暗，日军的枪弹炮弹大雨一般倾泻，新编第四旅二团团长梁鸿勋腰部和腿部负重伤，二营营长覃连登和三营营长张学英阵亡，全团的四名连长张振华、李登山、李明和王明亮阵亡后，接替的代理连长陈三缘和徐鸿章也相继阵亡。十二团代理团长李正元以及该团的营连长也伤亡过半，两个团士兵的伤亡人数已达两个营的兵力数。独立第五旅向日军无名高地连续发起三次冲锋都未能得手，组织第四次冲锋时，旅长郑廷珍亲上前沿，日军的一颗子弹从他的右眼入，后脑出。郑旅长不幸阵亡。
郑廷珍，中国陆军第十四集团军独立第五旅旅长，河南人，出身一个中医世家，但他没有子承父业，而是在二十岁那年加入冯玉祥的队伍开始了从军生涯。此次部队奉命从河北开赴山西战场，他对第五旅的官兵们表示，过去打内战，胜不足武，败不足惜，现在是打侵略者日本，拼死拼光也值得，这是军人的光荣。部队途经河南时，他打电报让家人来车站见面。在车站站台上，戎装男儿跪倒在地向年迈的老母磕头道别，表示儿子此去奉令杀敌，鬼子不败誓不生还。郑旅长阵亡后，遗体被护送回河南老家，灵柩所经之路百姓沿途祭奠，家乡父老厚葬了他。
郝梦龄命令六一四团团长李继程代理旅长职务。
日军在南怀化阵地正面增加了兵力，李继程旅长指挥六一四团二营，再调来六一五团三营，避开日军的攻击正面试图从左右夹攻，日军的炮火即刻覆盖了战场的左右两翼。战至两个小时后，二营和三营的官兵因伤亡所亡剩无几，李继程旅长也在赴前沿督战时阵亡。
独立第五旅旅长再次易人，由六一五团团长高增级代理。
独立第五旅反击受挫，令军长郝梦龄焦灼万分，决定亲上前沿督战。部下阻止说，前往独立第五旅的阵地，必须通过一段长约二十米的小路，小路被日军的四挺机枪严密封锁，已经导致四名传令兵阵亡。如果军长坚持要去，必须绕路。郝梦龄军长不肯，认为绕路会耽误时间。部下又请求军长写下手令，表示他们愿意冒死送达独立第五旅的阵地。郝梦龄军长还是不肯，说正在前沿血战的官兵需要看见他：“今天的战斗，谁能坚持最后五分钟，谁就胜利！你们要坚守阵地，就是剩下一兵一卒也不能撤离！”说完，郝梦龄带着第五十四师师长刘家麒走向了那条令他们一去不复返的小路：
将军在前，刘师长在后，拉开距离用快步奔向独立第五旅。刚进入被敌人控制的危险路口，即被占领烽火台南沿制高点之敌发现，四挺机枪一阵疯狂扫射，将军身中十余弹，倒在血泊中。师长刘家麒不顾生死，急救将军遗体，尚未离开地方，也同样殉国。
中国陆军第十四集团军第九军军长郝梦龄，是抗日战争爆发后阵亡的第一位军长，殉国时年仅三十九岁。
郝梦龄，字锡九，河北藁城县庄合村人。十六岁从军，毕业于保定陆军军官学校步兵科，参加过直皖大战、直奉大战、中原大战以及国民革命军的北伐战争。虽多年在军阀部队里作战，但他始终洁身自好，严于律己，不置私产，爱护士兵。抗日战争爆发后，他奉命率部北上，部队自贵州沿湘黔公路徒步行军，然后在汉口转乘火车至石家庄。原定参加平汉路作战，因山西战局紧张，遂跟随卫立煌的第十四集团军增援晋北。十月三日进抵太原，四日午夜到达忻口。十二日，忻口阻击作战开始，他的部队始终处于中央正面战场，必须直面日军优势武器的猛烈打击以及重兵的持续攻击。官兵舍命血战五昼夜后，他知道自己“既无援兵，又不能放弃，只有拼杀到底”。部队北上路过汉口时，他曾与家人有过短暂的也是最后的相聚。他对他的儿女们说，我爱你们，但是更爱国家。如果国家亡了，你们就没有好日子了。我没有钱，如果我死了，你们就进国家设立的遗族学校去读书。郝梦龄军长给他的妻子留有遗书一封：
此次抗战，乃民族国家生存之最后关头，抱定牺牲决心，不能成功即成仁。为争取最后胜利，使中华民族永存世上，故成功不必在我，我先牺牲。我即牺牲后，只要国家存在，诸子女之教育当然不成问题。别无所念，所念者，此中华民国及我们的最高领袖蒋委员长。倘余牺牲，望汝孝顺吾老母，及教育子女，对于兄弟姊妹等，亦要照拂。致余牺牲，亦有荣焉，为军人者，对国际战亡死，可谓得其所矣。
“使中华民族永存世上”，这是郝军长无惧战死的唯一理由。
一九三七年十二月六日，国民政府颁布褒奖令：
陆军第九军军长郝梦龄、第五十四师师长刘家麒、第五旅旅长郑廷珍，矢忠革命，夙著勋勤。此次奉命抗战，于南怀化之役，率部鏖战，历五昼夜，犹复身先士卒，奋厉无前，竟以身殉国。眷怀壮烈，轸悼弥深，应予特令褒扬。郝梦龄追赠上将，刘、郑各追赠陆军中将，并交行政院转行从优抚恤，生平事迹存备宣付史馆，用彰勋荩，而垂永久。
卫立煌指令第十四集团军参谋长郭寄峤接任第九军军长，第一六一旅旅长孔繁瀛接替第五十四师师长，指定第六十一军军长陈长捷统一指挥中央兵团继续作战。
十五日，卫立煌致电蒋介石：
敌于文未刻（十二日五时）起，以重轰炸机二十余架，向我四九八团髫髻山阵地往复轰炸数小时，投弹数百枚。元（十三日）拂晓迄午，敌复以轻重炮数十门掩护步兵团一联队指向髫髻山进攻，发炮二千余发，我阵地工事全成灰土。守军浴血抗战，与敌肉搏，阵地进出数次，均经击退。团长曾邦宪两次饮弹，殉国；营长三员，相继负伤；连长以下官兵伤亡殆尽。至午后一时许，阵地遂被陷落。当时抗战之勇敢、与阵地同存亡之精神殊为壮烈，而损失之奇重亦为前所未有……
日军显然也因久攻不下而筋疲力尽：
决心死守太原的山西军、中央军、共产军三方面联合部队，在背靠忻县盆地、忻口镇前面的高地，构筑了坚固的防御工事，迎击我大场、粟饭原、长野、和田工兵、竹田炮兵各部队，自十三日以来进行拼命的抵抗。总攻忻口镇，可以说是总攻太原的前哨战，展开壮烈的激战前后达四昼夜。敌军布防把前线部队配置在从沿大同至原平镇道路东侧的滹沱河左岸，忻口镇西方沿滹沱河支流；把主力配置在忻口镇西方高地。以迫击炮、山炮、机枪猛烈射击，在最前线以战车、装甲车疯狂地顽强抵抗。共产军到处使用擅长的游击战术，使我军大伤脑筋。十七日清晨，占领了忻口镇西侧高地的一角，仍在猛烈攻击中。
十六日，南怀化阵地依旧未能收复。
这天早晨，第六十一军司令部参谋张光曙奉命前去忻口，在这片战场上他看见了触目惊心的一幕：
遥见忻口阵地上，浓烟爆起，喊声连天。十几架日军飞机轮番轰炸扫射，爆炸声震耳欲聋。双方正在激战中，大批伤员涌退下来，有的呻吟叫嚷，有的边走边骂：“鬼医生都滚到哪里去了，连个人影儿都不见。”有一个端着自己另一支骨断筋连血淋淋的伤臂，号啕大哭。还有一个躺着对过路人说：“给我一枪吧！我受不了啦。”原来他的小肠已经流出来一大截……
卫立煌判断，日军的增援部队最迟十七日抵达，在此之前击溃当面之敌当然有利，然而忻口一线的中国守军伤亡过大，消耗甚巨，已经无力支持大规模的全线反击作战。尽管蒋介石命令驻扎潼关一带的邓锡侯的第二十二集团军日夜兼程赶赴忻口，阎锡山也命令朱怀冰的第九十四师等部队迅速抵达前线归卫立煌指挥，可援军的抵达毕竟需要时间。基于目前战场局势，卫立煌决定全线采取守势——坚守现有阵地，援军抵达再战。
忻口阻击的第一个星期，中国军队以顽强的作战顶住了日军的疯狂攻击。从军事上讲，在忻口战场进入僵持的时刻，如果中国方面能够迅速增兵，或许只要再投入几个武器装备较好的陆军师，便有可能将当面日军击溃，至少能够利用有利的地形把日军阻挡在滹沱河边。但是，阎锡山和卫立煌最害怕的事还是发生了——或许现在他们应该想起了毛泽东的提醒——在忻口战场的侧背，晋东的娘子关方向，此刻已是炮声隆隆。
娘子关，河北与山西交界处的一座要隘，是河北正定至山西太原铁路线上的要冲和门户。娘子关以西是太行山主脉和山西台地，以东群峰逐次下落直至华北平原。娘子关分为新、旧两关，旧关山峦交错，沟壑纵横，一条狭窄的古道沿着桃河在陡壁和深渊之间蜿蜒崎岖；旧关南面的新关，地形略为开阔，成为冀晋之间的主要通路，明清时这里便沿关筑有城墙。民国初年军阀混战，阎锡山在旧关和新关都修筑了军事设施，并派出重兵把守，以阻挡任何势力由此进入山西，染指他的地盘。抗战爆发前，国民政府在此筑有窑洞式半永久性的国防工事。
一九三七年九月中旬，在北平向南的华北平原上，日军第二十师团配合第六、第十四师团和第一〇九师团，在平汉路北段的作战中，相继击败中国军队孙连仲指挥的第一军团、刘峙指挥的第二集团军各部。之后，日军第十四师团和第一〇八师团沿平汉路越过石家庄继续南下，第二十师团和第一〇九师团奉命向西面的山西攻击，以配合板垣征四郎的第五师团作战。而谷寿夫的第六师团则被抽调至淞沪战场。
当侦知华北日军有攻击娘子关的企图后，蒋介石立即命令位于晋东附近的西北军冯钦哉的第十四军团和赵寿山的第十七师以及滇军曾万钟的第三军等部队担负娘子关防御任务。可是，被蒋介石从南京派往山西帮助阎锡山指挥作战的副司令长官黄绍竑对娘子关方向始终充满忧虑：“我方的计划，是想以少数的部队据守石家庄，牵制平汉路正面的敌人，使他们不能转向山西，而以主力转向太原，从事忻口的会战。因雁门关、平型关已失，敌人已进入山西之腹地，若能在太原以北忻口附近将敌歼灭，则太原尚可保，晋局尚可控制。否则，形势必相反地突变。但敌人何尝不预料及此。而且我们的部队行动，无一不在敌机侦察之中，他必针对我们的行动而确立他们的计划。敌人以迅速而有力的攻击，将石家庄的防线突破后，仅以少数的兵力配合较多的骑兵和机械化部队，向平汉路沿线的平原地区追击，而以主力转向娘子关会攻山西，并不受我正面的牵制。反而我因正面不能确保，将整个太行山脉的侧面暴露出来，变成一个绵长而单薄的防线。”
十月七日——忻口方向的日军已开始试探性攻击——黄绍竑决定亲自去一趟娘子关。他率领几名幕僚出娘子关来到井陉。井陉位于娘子关的东北方向，扼守着正太铁路线，是从北面或东面进入娘子关的必经之地。见到冯钦哉，黄绍竑问及娘子关防御，冯钦哉认为情况不妙，因为防御尚未部署完毕，而日军的先头部队距井陉已经不足三十里了。话音未落，黄绍竑的卫士就捉到一名可疑人员，经过审讯证实是日军的侦察兵。黄绍竑感到十分吃惊，因为这证明日军不但确实很近了，而且侦察兵的出现预示着大战即将来临。
目前，防守娘子关正面的仅有赵寿山的第十七师，冯钦哉部所辖第四十二、第一六九师以及曾万钟部所辖第七、第十二师防卫娘子关的两翼。在兵力如此少的情况下，防御的正面却有一百七八十里宽，以致处处显出薄弱，处处都是空隙。相对于地理位置的重要性、相对于日军强大的火力攻势来讲，娘子关的防御实在是过于单薄了。黄绍竑认为，应该迅速收拢左右两翼防线以集中兵力。而冯钦哉认为，部队已经向之前指定的位置移动了，能不能迅速收拢回来还是个问题。回到太原后，黄绍竑建议阎锡山改变娘子关的部署，要求派原计划增援忻口的孙连仲部加强娘子关的正面。
阎锡山指定黄绍竑为娘子关防御总指挥。
黄绍竑立即返回了娘子关。
赶回娘子关，黄绍竑得到的第一个消息是：日军第二十师团竟然没有从井陉直接向南攻击娘子关的正面，而是于井陉的右侧向西斜插，从曾万钟与赵寿山两部队之间的间隙穿过，抵达了无人防守的旧关附近——旧关在娘子关的右后方，也就是说，真正的仗还没打，一股日军已经冲到了中国守军的背后。
黄绍竑紧急调部队赶赴旧关阻截，然后去察看娘子关正面的国防工事——
我在离娘子关车站十多里的磨河滩设立指挥所，这是以前国防计划中所指定的指挥地点。但除了依山做了三个防空洞外，其余一无所有。初到的时候，连打电话都要借用正太路或乡村的电话线。所谓娘子关的国防工程，仅是在那一带的山上凿出一些洞，既不是炮兵的炮位，又不是步兵的战壕。而且整个阵地上，除了太原通石家庄的一条长途电话线及几处乡村电话线外，阵地的通讯设备完全没有。军队在这样的既设阵地作战，简直与临时遭遇战的情形差不多。
面对形同虚设的防御工事，黄绍竑制订了娘子关作战部署：“为确保山西，将来收复华北失地容易，使我晋北作战军无后顾之忧起见，以第一战区由保定南移之部队进占娘子关山地，确实保持之，并相机进袭石家庄，威胁由平汉路南进之敌。”
十一日正午，黄绍竑再次抵达井陉，下达了一系列命令：第十七师一部赶往井陉东面的南河头警戒，第三十师在井陉北面的南陉、上庄之线向北警戒；第三军向井陉靠近，主力集结在大小梁家。
但是，命令的下达已经晚了。
第三十师突然遭遇千余日军的攻击；第十七师因躲避轰炸，加上雨后道路泥泞，黄昏时分才抵达井陉附近，官兵尚未搞清楚阵地在哪儿就遭到了日军的攻击。特别是沿着正太路向娘子关靠近的第一六九师，早晨从井陉北面的贾庄宿营地出发时，突然发现村口的河沟里有一百多匹清一色的红色战马在饮水，官兵们正困惑，接着看见了几面太阳旗在四周晃来晃去。第一六九师顿时陷入混乱，拼死突围中部队损失惨重。
译电员石中立是突围的幸存者：
我背后村西南是一座孤零零的高山坡无法翻过。我和参谋处的官兵则在敌人机枪的射界内向西沿梯形田迅速突围，敌人的机枪和掷弹筒齐向我射来，打得梯田石子上乱冒火星。王国栋还在扶跑歪了的驮子，我喊他算了快卧倒。张云昭参谋扔掉了他的棉大衣，我把皮带上挂的茶缸毛巾牙刷也扔掉。我们都卧倒在梯田沿上，用自来得手枪向敌还击。熊参谋的勤务员小余身上背着拾到的四颗手榴弹不用，而拿一支白朗宁小手枪乱打。由山沟上来的敌人，正向我们山坡爬来，我随即拿过小余的手榴弹一颗一颗地向沟下敌人掷出。这时特务连上来一个班，用三挺轻机枪掩护我们向西突围，向我们包围过来的敌人，大部都被击毙。我们的石子忠副官大腿被打穿，我用绑腿给他裹上架着向西冲。徐茂才左臂被击中尚能跑得动。我们一气跑了三十五里，到达恋庄。
十二日拂晓，日军开始向中国守军发动进攻，以娘子关正面的雪花山阵地攻势最为猛烈。在这里防御的是赵寿山的第十七师。双方激战一日，黄昏时分，雪花山阵地右翼被日军突破。
日军继续向南攻击，天黑时逼近旧关。
此时，孙连仲的军团司令部和所辖第三十一师抵达太原，阎锡山立即命令该部返回娘子关归黄绍竑统一指挥。
十三日下午二时，旧关失守。
为了确保雪花山阵地的稳固，给孙连仲部赢得抵达的时间，第十七师师长赵寿山决定对日军采取积极防御的战术，即兵分三路向井陉南关敌人的侧背实施攻击：左翼一〇二团二营佯攻井陉县城；右翼九十八团突击日军占领的刘家沟和长生口；中路在一〇一团团长张桐岗的率领下，在雪花山以南的石板片附近阻击增援之敌。傍晚时分，反击作战开始。右翼九十八团突击顺利，几乎全歼了占领刘家沟阵地的日军。而一〇一团更为勇猛，官兵们不顾生死奋力拼杀，日军在惨烈的肉搏战中伤亡惨重，开始后撤，中国官兵紧追不舍，一直追到了井陉车站，缴获了大量的战利品，仅野炮和山炮就有数十门之多。然而，令赵师长大惊失色的消息随即传来：雪花山阵地失守。
雪花山是娘子关正面唯一的制高点。
原以为主动发起的反击会牵制大部日军，因此，赵师长在率部出击时于雪花山阵地只留下了第五十一旅一〇二团一营固守。孰料，战场的唯一制髙点却在反击作战开始后不久失守了。赵寿山立即回调出击作战的部队，试图夺回雪乾山阵地。第十七师官兵们艰难地仰攻，与日军彻夜激战，伤亡巨大，始终未见成效。十四日黎明时分，赵师长率领残部千余人向雪花山西南面的乏驴岭撤退。
雪花山阵地的失守，严重影响了娘子关战局。
但是，赵寿山的第十七师以顽强的作战，为孙连仲部抵达赢得了时间。十四日，阎锡山重新调整了防御部署：曾万钟的第三军之三个团在旧关以南的九龙关、北孤台设防，余部负责矸灭旧关之敌；朱怀冰的第九十四师和李兴中的第一七七师之第五二九旅，于战场的西北面占领山关、龙泉关阵地；孙连仲的第一军团派出一个团扼守黑山关南面的六岭关；冯安邦的第二十七师在娘子关集结；张金照的第三十师派出一个旅占领井陉以北的桃林坪、小枣一线阵地；池峰城的第三十一师位于娘子关的西南方向，由正太路上的阳泉向东推进，作为预备队。同时，阎锡山还致电五台县第十八集团军总指挥朱德，命令刘伯承的第一二九师开赴阳泉，归黄绍竑指挥。
这一天的拂晓，娘子关前线的中国军队开始主动攻击，战场形势出现了一些好转的迹象：第三十五旅将继续攻击旧关的日军击退；第二十七师部队攻占了旧关以北的核桃园和大小龙窝；第四十四旅不但击退了向西攻击的日军，占领六岭关，还与第十八集团军的八路军部队取得了联系，令娘子关中国守军左侧的威胁基本解除。由旧关向娘子关攻击的千余日军，进入两关之间一条名叫关沟的深沟时，受到第七十九旅一个团加两个营的围攻，被封锁在深沟里的这股日军伤亡巨大。下午，之前窜入旧关的那股日军，在飞机和炮火的掩护下向关沟突击，企图救援受到围攻的日军残部，但被中国守军打了回去。日军第三十九旅团旅团长高木义人这才意识到他遇上麻烦了。他的第七十七联队虽攻占了雪花山和旧关，但损失太大，此刻关沟里的那些官兵还危在旦夕，这样打下去必定前景不妙。于是，他命令第七十八联队的一个大队和一个山炮中队增援旧关，命令第七十八联队余下的全部力量并加强一个加农榴弹炮大队增援娘子关战场。十五日，中国守军对关沟里的残余日军进行清剿。第七十九旅官兵从三个方向一齐杀入，在关沟里藏了两天的日军，背后是绝壁，无处可逃，数百人被击毙。而三名被活捉的日本兵，是在一个山洞里的一堆高粱秆里被发现的；被击毙的日军军官中，有第七十七联队联队长鲤登行一和大队长中岛力男。
此时，西面的忻口仍在血战之中。
侵入旧关的日军在中国军队的持续围攻下依旧不退，旧关遂成为娘子关战场的作战核心。十五日，黄绍竑决定对旧关实施反击作战，命令部队必须解决旧关之敌。其作战命令要旨为：
一、以歼灭敌军之目的，明（十六）日拂晓，我全线对敌实施总攻。
二、第三军为攻击主力，对旧关之敌攻击。
三、第二十七师，限今（十五）日将关沟之敌肃清，以主力由龙窝附近断敌后方联络，一部协同第三军会攻旧关。
四、第十四军团之工兵营附辎重兵营、第十七师、第三十一师第九十二旅（欠一个团），固守原阵地堵击敌人。
五、第三十师抽兵两团，协同第十七师坚固占领乏驴岭。
当晚，日军第七十八联队全部抵达旧关。
十六日拂晓，中国军队发动反击时，日军也同时发动了攻击。占领了核桃园的第二十七师部队被迫向后撤退，第三十师从乏驴岭向井陉发起的出击未能奏效。第二天，黄绍竑、孙连仲依旧命令部队继续反击，激战一天，双方都付出巨大伤亡，中国军队依旧未获进展。十八日，日军向中国守军各阵地全面攻击，虽未能得逞，却导致中国守军伤亡剧增。晚上，黄绍竑命令第三十一师组织敢死队突入旧关扰敌，其余部队对旧关实施全面袭击。十九日凌晨二时，第三十一师一部冲入旧关，与日军展开肉搏战，最终将日军赶出了旧关。拂晓时分，日军增援部队抵达，重新夺回旧关。天大亮了，日军出动飞机进行持续猛烈的轰炸和扫射，迫使中国军队停止攻击。晚上，中国守军再次发动围攻，由于各部协同不够最终没能成功。
在中国军队围攻旧关时，赵寿山的第十七师阵地发生危机。得到增援的日军在凌晨四时向乏驴岭一带发起攻击，由于日军空中轰炸和地面火力明显优于中国守军，激战到下午，第十七师补充团团长翟济民身负重伤，营以下军官伤亡二十七人，弹药断绝，乏驴岭南侧阵地被日军攻占。同时，在乏驴岭的北面，荆蒲关阵地上中国守军一个营孤军苦战至傍晚，全营自营长到战士伤亡殆尽，阵地失守。
中国陆军第三十八军第十七师，原西北军将领杨虎城的旧部，官兵中有不少共产党人。自娘子关作战开始后，第十七师一直战斗在娘子关前沿的雪花山、乏驴岭一线，全师各部始终处在日军的猛烈攻击下，官兵不畏牺牲，顽强作战，付出了巨大的伤亡代价，全师旅以下军官旅长仅剩一人，团长仅剩两人，营以下军官所剩不到三分之一，一万三千余人的陆军师战至不足三千人。
连日来，日军第二十师团攻击娘子关的部队，以第三十九旅团为主，师团主力仍保持于石家庄附近进行休整。当攻击陷入窘境时，为尽快完成华北作战以腾出兵力増援华中战场，十九日，日军华北方面军命令第二十师团投入后续部队迅速攻占娘子关。
第二十师团的部署是：由六个步兵大队、两个野炮大队、两个榴弹炮大队、一个山炮大队、两个迫击炮中队，组成右纵队，攻击娘子关南面的新关；由四个步兵大队、一个山炮大队、一个迫击炮中队组成左纵队，担任助攻。后续部队集结于井陉。为了支援第二十师团，打破娘子关战场的僵局，日军华北方面军命令第一〇八师团之第一〇四旅团归第二十师团指挥；命令第一〇九师团从石家庄以南的元氏出动，向西进入山西境内，通过昔阳县直插娘子关的背后。
负责娘子关作战的战区副司令长官黄绍竑已经投入了他能掌握的所有部队。从太原回防娘子关的孙连仲部，在西北军中是有一定战斗力的部队，但是卢沟桥事变后，该部奉命增援宋哲元的第二十九军，历经数次作战兵力已经不足万人；又经过娘子关战场的连日苦战，当下剩余兵力不足六千。纵观整个晋东，防线千疮百孔，兵力捉襟见肘，面对日军将要发动的更大规模的攻势，第二战区在这个方向上已经无力再增加任何防御力量。
娘子关战场前途未卜，忻口战场亦在危境之中。
十月十九日，卫立煌密电蒋介石：
急。南京委员长钧鉴：一、已迭下严令，督励各部与阵地共存亡，死力抗战。二、惟以连日争夺要点，各部浴血苦拼，伤亡过巨，现在十四军及八五、廿一各师余部不过五六营，独立旅仅余战斗员五六百。每日消耗均在二三千左右。若不火速补充，诚恐守备无人。
日军增援兵力逐渐抵达后，十八日，西起大白水阵地，东至滹沱河南岸阵地，板垣征四郎向忻口一线的中国守军发动了新一轮攻击。日军采取集团作战的方式，一波接一波潮水般地冲锋，中国守军一线官兵拼死抵抗不得喘息，指挥官只有再组织兵力适时迅速发动突然反击。两股冲击力在前沿阵地上猛烈撞击，白刃战使得双方的炮火被迫停止射击，阴沉的天色下只剩下令人毛骨悚然的扭打声和呻吟声。这种残酷的攻防战，使得忻口最前沿阵地反复易手达十三次之多，中国守军六次丢失七次夺回。十日，日军使用了催泪性毒气和燃烧弹，向中国守军阵地实施毁灭性轰击。新抵达战场的日军增援部队萱岛支队加入作战后，忻口中国守军左右两翼和中央阵地都进入了更为残酷的搏杀——
每个阵地都是经过反复争夺后，才能得以固守。敌人每次攻击，都要经过多次反突击，才能被压制下去。我第九军、第十四军、第十五军、第十七军、第十九军、第三十三军、第三十五军、第六十一军等部，陆续加入战斗。全线合计约一百个团，兵力约十四五万人。一师一团上去，不到三五天就损失过半，不得不撤换下来。第七十二师仅剩的四三三团团长曹炳也牺牲了（该师在南口牺牲了四一六团团长张澍增，平型关牺牲了四三四团团长程继贤），全师原有八千多人，现在只剩下不到两千人……俯瞰敌我之间的一个山沟，只见枪支和死尸布满地面，血肉模糊，景象十分阴森，以致双方谁都不敢下去清理。战况之激烈，可见一斑。
冲锋的日军使用了火焰喷射器，中国守军阵地上一片火海，火焰中弥漫着令人窒息的毒气。奉命上前沿接防阵地的士兵，在向前运动时不断地问老兵如何应付火焰喷射器，老兵们说阵地上没有水，就地打滚可以灭火。然而，士兵们看见那些被抬下去的伤员，有的浑身被烧得焦黑，有的满身都是水疱，加上中了毒气后的痛苦表情，这使得他们不由得被一种无可名状的惊恐笼罩着。——中国守军各部队在通往阵地后方的每一个路口都设立了战场执法队，排列着大刀，架设着机枪，只要没有通行证即被认定为战场逃兵，无论是官是兵不由分说一律就地处决。
第三十五军是傅作义起家的老部队，与陈长捷的第六十一军一样，晋绥军在自己的地盘内打仗必须舍生忘死。第三十五军第二一一旅四二二团团长姓王，全团每名官兵左臂上都佩戴着一个印有黄色“王”字的臂章，人称“黄王团”。“黄王团”作战顽强，不但以死打硬拼闻名，而且还有轻伤不下火线的传统，这使得他们在阵地后面路口的战场执法队那里信誉极高：“凡是佩戴‘黄王团’臂章，从忻口前线到后方金山铺去取弹药，或是伤员到后方裹伤以及向前线送水、送饭，不论早晚通过，虽不持四二二团团部通行证，一概不阻拦盘问。”只是，该团为了这份荣耀付出了巨大代价，在前沿坚持作战十七天官兵伤亡五百人。
阎锡山多年来购置的火炮，此刻全部用在了忻口战场，加上卫立煌中央军部队带来的，忻口中国守军的各类火炮达到了两百门以上。——“每次争夺不足千米的山头阵地时，敌我炮火齐轰，有时攻者守者会霎时同归于尽。”日军的火炮，无论数量还是质量都优于中国守军。中国守军作战时，因武器简陋，必须保持兵力的绝对优势。于是，当一个范围不大的阵地处于敌我双方炮火的集中覆盖下时，中国守军成规模的作战往往会导致成片的伤亡，乃至出现过“一天就垮了十个团”的“奇重的伤亡”。
中国军队第十五军第六十四师第一九一旅防御的阵地只有几百米——位于忻口右翼的神山。“旅指挥部设在山顶上的庙里，这里地势高，能看到整个战场”。“神山下布置了第一道防线，半山腰的两个山口处布置了第二道防线，山背后是预备队”。贫苦人家出身的旅长邢清忠不识字，但是作战身先士卒，从不贪污军饷，尽管对部队实行的是打骂教育，但官兵依旧愿意跟着他打仗。第一九一旅武器装备之低劣，在中国军队中极具代表性：“除了几门八二迫击炮和一些三十节重机枪以及三八二团一营的新式步枪外，其余的步枪全是老掉牙的破烂货，而且大部没有刺刀，只好每个士兵另配一把不大好的大刀。”因为第一线的防御阵地距当面日军很近，只要一开战双方就会扭打在一起，所以第一九一旅的官兵们认为，自己手中的大刀还是很有用的：
十月下旬，敌人可能感觉到攻打正面不成功，就把炮口转向我们旅这边来了。炮弹像下雨一样，一落就是一大片，而且是反复地轰击，一直打了将近三天，直打得天昏地暗，日月无光，我们的两耳都被震聋了……在敌人炮轰的第一天晚上，第一线的营就向旅部要求出击，冲到敌人战壕里去拼大刀。旅长当即用电话向师部请示。师部距火线十来里远，哪里会晓得第一线的战斗情况，所以不同意。第二天晚上又一次要求出击，照例没有得到同意。到了第三天下午，在敌人炮击最猛烈的时候，第一线仅有的百多名官兵，不顾上级的命令，提着手榴弹，掂着大刀长矛，冲向敌人。他们先向敌人战壕里摔了两排子手榴弹，炸得敌人死伤累累，惊惶失措；然后跳进敌人战壕，抡刀砍杀，并用敌人的轻机枪向逃跑的敌人射击追击，加上我们重机枪连在左翼的有效侧射，直打得鬼子死的死，伤的伤，跑的跑……这次出击，把战斗打到敌人的阵地内，突破了敌人相当于一个营的阵地，几乎全歼敌人，并炸毁敌人重机枪四挺及一些轻机枪和步枪，缴获轻机枪二十多挺和步枪三百来支，连牛皮背包、饼干、罐头和香烟都捡回来了。
但是，使用冷兵器时代的武器与日军的现代武器抗衡，这意味着中国士兵必须付出巨大的伤亡代价。除了武器装备外，中国军队的现代战时后勤保障更不完备，没有足够的战场救护队，从战场抬下来的伤员是幸运的也是少数的，只是这种幸运极其短暂，因为许多伤员会因为药品奇缺而得不到及时救治。
上海《良友》画报刊登了山西前线一名护士写给家人的信：
即使裹伤的纱布也十分短缺，甚至用了三个星期还不能换上新的。止痛止血药也非常缺乏。对于破伤风、水肿等药品更是难求。有的伤兵受伤之后，简直无能为力，眼看他们血流尽以后便死了。触目惊心，无过于此。
造成中国官兵严重伤亡的，还有头顶上的日军飞机的轰炸。由于严重缺乏对空武器，日军飞行员可以肆无忌惮地低空扫射，这种从天而降的打击令中国官兵几乎无处躲藏。
但是，突然有一天，忻口战场上空的日军飞机少了，甚至连续两天不见了踪影，消息很快传来：距忻口战场最近的一个日军机场让八路军给端了。
“八路军里有能人！”
十月八日，八路军副总指挥彭德怀曾赴忻县卫立煌的指挥部，其间卫立煌诉说了日军飞机的轮番轰炸令前线每天损失兵力将近一个团的苦楚。当夜，彭德怀返回位于五台县南茹村的八路军总部后，彻夜未眠。第二天一早，他站在院子里仔细辨听，日军战机的轰鸣声穿过山谷隐隐传来。原以为这些飞机都是从北平起飞的，但是彭德怀突然判定：忻口附近一定还有一个日军的临时机场。依据日机的航速以及续航能力，若是从北平起飞，不可能每天这个时候抵达忻口一线。于是，第一二九师第三八五旅七六九团团长陈锡联接到了进入代县附近地区侦察的任务。十月十六日，在代县以南滹沱河东岸的苏龙口村，七六九团官兵看到了从头顶上飞过的日军战机。他们找到当地的老乡问询，得知河对岸阳明堡镇的南侧有一个日军临时机场。机场驻扎的二十四架战机，白天飞赴忻口战场，晚上停放在机场跑道上。日军的一个联队负责守卫机场，但是联队的大部驻扎在阳明堡镇，机场里只有地勤人员加上一小股警卫共约两百人。陈锡联还了解到日军对进入机场的公路要塞警戒很严，盘查很细，但对机场周围疏于戒备。
因为已经处在敌人的背后，因为敌人兵力不多且守备松懈，陈锡联部决定“以隐蔽手段潜入机场，出其不意，给敌人以突然袭击”。
具体战斗部署是：以夜战见长的三营对机场实施突击；一营负责破坏崞县至阳明堡之间的公路和桥梁，阻击可能来援的日军；二营八连破坏阳明堡西南的交通，以保障三营侧后的安全；团迫击炮连和机枪连占领滹沱河东岸阵地，支援三营的行动。
十九日夜，八路军出发了。
三营官兵一律轻装，在当地百姓的引导下，沿着漆黑的山谷迅速潜进，悄然渡过滹沱河，于浓重的夜色中摸进了日军的机场。营长赵崇德带领十连向机场西北角运动，准备袭击机场守卫部队的指挥所，十一连则直接向跑道上摸去。从忻口飞回来的战机，分成三列整齐地停放在跑道边。十一连二排的官兵首先摸到了这些大家伙。但是，突然间，从十连行动的方向传來月军的叫声，接着便响起清脆的枪声——十连已经与日军哨兵交火了。就在这一瞬间，十连和十一连在不同的方向同时向各自的战斗目标猛扑上去。这是一个混乱的时刻，没有任何防备的日军警卫仓皇抵抗，两军在火光中开始了近距离搏斗。日军飞机的座舱内有值班的飞行员，他们惊慌地发动飞机，并用机上的机枪盲目扫射。还有的飞行员慌乱地逃出飞机，结果立即被十一连的官兵用刺刀刺倒。八路军官兵没有打飞机的经验，他们向飞机开枪，用铁锨和枪托砸，甚至用脚踢；他们爬上飞机，用尽全身力气撕扯飞机的蒙皮，直到中弹跌落下来。几乎在每一架飞机四周都发生着肉搏战，呼喊声、咒骂声和厮打声响彻夜空。激战中，日军的子弹击中了赵崇德营长。营长的牺牲令三营官兵万分悲痛，他们高喊着“为营长报仇”的口号，“有的端枪朝飞机猛烈射击，有的把一颗颗手榴弹投向敌机，还有的把集束手榴弹绑在自己身上，冒着密集的枪弹，爬上飞机，拉响手榴弹，与敌机同归于尽”。——赵崇德，河南商城人，十七岁参加工农红军，十八岁加入中国共产党，牺牲时年仅二十三岁。
几十分钟后，阳明堡机场的二十四架战机全部被击毁，百余名日军被歼灭。
毛泽东曾经说过，打阵地战不是八路军的长项，八路军擅长打游击战，只要八路军充分发挥自己的长项，就能对抗日战争作出贡献。
八路军的敌后作战，给忻口战场上的日军造成极大的困扰。
对此，《东京日日新闻》进行了专门报道：
太原以北九十公里的忻口镇天险长达六十余里。在此半永久性阵地上，盘踞着山西军、中央军和共军组成的十五万盟军。对此，我××部队动用空军、陆军，每天每日地连续进行猛烈的攻击。时至二十六日，中央军仍防守第一线，山西军部署在第二线。共军主要分布在山西、陕西两省省界东一线，运用特种游击战术袭击我军的后勤补给线。共军威胁京绥铁路第一线至大同的长达一百八十公里的我军后勤补给线。加上各地的残兵，分别聚集在这座山头、那个村庄。我军若去讨伐，他们或许逃跑，或许在桥梁、狭路等处袭击卡车队。尽管将其击退了，但我方常常蒙受很大的损失……
由于共产党军队特殊的政治背景，八路军的每一次作战都能引起全中国的瞩目：
从战略上言，这不止是日寇长驱直入占据山西之计划受到了严重的打击，而且击破了日寇从晋东转入冀北威胁平汉路上我军左翼的企图，因此也就破坏了日寇在北方战线上整个原定计划的实现。从政治上言，第八路军这些胜利，必然更加激励我国军民坚持抗战到最后胜利的勇气与决心，同时也就使全世界反法西斯、反对侵略的一切人们得到更大的兴奋与推动。
作战双方都认为，只要再拼死一搏，就能达成最后之军事目的。
忻口战场中国军队前敌总指挥卫立煌认为：虽然中国守军伤亡已达三分之二，但部队尚能执行命令，死打硬拼。据日军俘虏供述，日军死伤也在万人以上，士气与斗志逐渐低落。所以，消灭日军残敌应该指日可待——“此股解决，则华北问题、国际情势，必尤转变。”——但前提是，忻口战场必须得到兵力增援。若长时间得不到增援，或是增援有限致使“兵力平分”，那么战局前景堪忧。
忻口战场日军指挥官板垣征四郎，每天早晨必“刮净胡须，换上洁白的衬衣”去前线巡视。他乘坐的“大卡车在田地里一直向前线的高地驶去，幕僚们的车子跟在后面，车距为约五十米的丁字形，车轮卷起的尘埃和雨点般的迫击炮硝烟卷上清澈的山西天空”。可是，板垣征四郎的心情并不晴朗，因为不但国内已经有舆论说他的第五师团看起来“战斗力较差”，而且他也必须承认他的第五师团受到了少见的顽强抵抗：“太原的二十万大军利用巍峨的高山天险，在华北战场的最后交战中异常顽强。我军正从北忻口镇方面和西正太线两方面向太原逼近，十几天来持续激战……（敌）在北部战线有十五个师，约十五万人；在前线部署了五个师，五万人；主力部队是精锐的中央军。在忻口镇方面，有共产军第一二〇师和第一二九师两个师；在娘子关方面，朱德指挥的精锐的共产军一个师部署在最前线，他们利用拿手的山地游击战顽强地阻止我军进攻。战场是连绵起伏的山岳地带，作为黄土高原的特征，悬崖屹立……我军在这场壮烈已极的山地战，即向太原发起总攻的前哨战中，殊死战斗，南北夹击，在二十里长的艰险地带展开了异常肉搏战。现在是一鼓作气的时候了，如果我军攻陷忻口镇和娘子关的敌前线根据地，不管悬崖如何险峻，即使敌人企图阻止我军进攻，那也可以想象在我军的威力面前将会出现什么样的情景。正因为如此，敌人的抵抗激烈，我军的苦战也格外艰难。”
对于板垣征四郎来说，他的第五师团“无论陷入何种困境，也必须完成山西作战”；只有攻克了太原，第五师团才能算完成了他最初的作战设想。
山西战局万分凶险。
鉴于部队确实无法得到补充，山西战场上的中国将领开始考虑撤退的问题：
二十三日，第二十一师师长李仙洲密电蒋介石：
……本师自八月中旬抗战以来，历经参加南口、蔚县、广灵、平型关、忻口各战役，转战数千里，血战三月余，牺牲之大，为他师所未有……现六十三旅仅存战斗兵二百五十一人，六十一旅亦伤亡三分之二。本师已无战斗力，拟恳速予指定地点整理补充，俾资再战……
同一天，南京国民政府军事委员会抄报傅作义电报：“一周内敌我均到最后关头，但我无精锐援军，前途可虑。晋军十五（万），现只余五万。”
还是这一天，第二战区副司令长官黄绍竑密电蒋介石。言第二战区“已到最后阶段，虽极力苦撑”，若“无大力增援”，撤退仅仅是时间问题。因此，目前“除以一部死守太原外，以八路任游击阻敌南进，其余各部拟酌量南移，整理补充，以图再战”。
忻口作战，中国军队兵力损失严重：阎锡山、傅作义的“晋绥军六十余团，现合并不足二万五千人”；赵寿山的第十七师损失四分之三；孙连仲的第一军团损失三分之二；李默庵的第十师、郝梦龄的第五十四师、刘戡的第八十三师、陈铁的第八十五师均损失二分之一；冯钦哉的第十四军团损失三分之一；李仙洲的第二十一师、高桂滋的第八十四师、朱怀冰的第九十四师均损失三分之一；曾万钟的第三军损失四分之一……倘若继续再战，损失“尚难计算”。
自日军发起大规模的攻击以来，山西战场上的中国军队苦战多日，誓死不退。那些在侵略者凶猛的炸弹、炮弹以及子弹中倒下的官兵，他们流尽最后一滴血无不是为了与郝梦龄军长一样的梦想：“使中华民族永存世上”。
“中华民族决不是一群绵羊，而是富于民族自尊心与人类正义心的伟大民族，为了民族自尊与人类正义，为了中国人一定要生活在自己的土地上，决不让日本法西斯不付出重大代价达到其无法无天的目的。我们的方法就是战争与牺牲……”毛泽东在追悼抗敌阵亡将士大会上说，“最后胜利谁能说不是中国的？郝梦龄将军等的热血谁能说是白流的？日本强盗之被赶出中国谁能说不是必然的？”
胜利的必然，无可置疑。
可是，战争刚刚开始，敌人就已深入国土腹地，中华民族如何才能承载起漫长的苦难历程？
一个令人震惊的消息从南方传来：日军逼近了中国首都南京。