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、第十四师团和第一0九师团，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一0八师团沿平汉路越过石家庄继续南下，第二十师团和第一0九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。
十月七日, 忻口方向的日军已开始试探性攻击。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。
阎锡山指定黄绍宏为娘子关防御总指挥。黄绍宏立即返回了娘子关。赶回娘子关，黄绍宏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。
黄绍宏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。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，黄宏?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，黄绍宏再次抵达井陉，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。
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宏统一指挥。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。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。而一0一团更为勇猛，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－O二团一营固守。孰料，战场的唯一制高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，试图夺回雪花山阵地。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。