日军于10月29日攻占平定，30日占阳泉。
27日，军事委员会曾电令第一战区向石家庄、娘子关攻击，牵制敌军，以解晋东之危。11月1日，蒋介石电令第一战区，命汤恩伯部迅即转向晋东。但缓不济急，正太线战局已不可挽救。11月2日，寿阳失陷。同日，日军“昔阳支队”攻占昔阳。晋东正面战线各军分向太原、榆次方向退却。
（四）太原保卫战
自中国军队从忻口阵地后撤，日军跟踪追击，11月4日突破关城镇，5日进占阳曲。同日，晋东日军已占领榆次，6日进至太原南小店镇。太原已处于日军包围中。
11月3日，阎锡山委任卫立煌为第二战区前敌总司令，傅作义为太原守备司令。4日，山西省政府以太原受敌威胁，将所属各机关迁移至临汾办公。
从忻口、娘子关战场撤退的部队均伤亡很重，疲敝非常，太原周围的防卫作战未能按计划进行。7日，自晋东西进的日军与由晋北而来的日军会合，太原城东、西、北三面被日军包围。守城部队依城与日军野战竟日后，被迫撤入城内。傅作义部在城内凭坚固工事孤守。8日，太原北城墙被日军炮击，摧毁数处，日军由破口冲入。傅部与日军激烈巷战，日机空降兵士于城内。守军与日军激战竟日。当晚傅作义率部从大南门冲出，向西山突围。9日，太原遂陷。