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。一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。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。蒋介石担心的是中国抗战后方的安全。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，但是，板垣征四郎认为，必须全面控制山西，至少要占领太原。
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。日军参谋本部最终同意了板垣征四郎的请求，于一九三七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，策应第五师团。——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。十月四日，卫立煌先于部队抵达太原。
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?等人一起讨论忻口防御问题。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。毛泽东明确地将坚守娘子关放在第一位。
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?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，四七团团长刘良相、团附高振麟阵亡：第二五旅特务排和四七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，东桥阵地上的四九团伤亡殆尽，四一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。