在八路军给予进攻平型关日军5师团有力打击，日军关东军察哈尔派遣兵团1937年9月27日28日，先突破中国二战区茹越口、村内长城防线，直逼繁峙，威胁平型关、雁门关侧，二战区部队遂放弃平型关、雁门关，退守忻口东西一线阵。10月1日，日军越茹越口、平型关一带内长城线。侵占营镇、繁峙等，日军中央统帅部令华北方面军“一部兵力在山西省北部战占领太原”；令关东军察哈尔派遣兵团人列华北方面军指挥。华北方面军日夜半，即令关东军察哈尔派遣兵团位内长城南各部队归5师团长指挥；令5师团主力在代县集结，准备攻占太原。6日，华北方面军命令沿平汉路南侵的1军在适机攻占石庄，并一部兵力进入井陉西的，切断中国军队在山西方面的通，策应5师团的战。同命令5师团向太原前进，攻占太原。
内长城防线被日军突破，太原形势危急。国民政府军委员挽回危局，决定转平汉路兵力，巩固山西防御。10月1日，急令14集团军总司令卫立煌率9、14军及85师、独立5旅等部，由石庄经正太路转赴晋北增援。二战区司令长官阎锡山扭转晋北战的败局，决定缩短战线，将兵力集中宁武、代县、原平一带，利忻口隘与日军决战，保卫太原，判断日军将主力由营，繁峙，一部由同、雁门关沿公路进攻，另一部由阳方口附近实行钳制攻击，据此，二战区确定的战方针是：攻势防御目的，主力占领原平、阳方口区既设阵线，两翼依托五台及宁武各山脉。将部队编右、中、左及预备等4集团军：策18集团军及3，101、新编2师右集团军，归18集团军总司令朱德指挥，在五台山至峨口线占领阵；14集团军及15、17、19军等部中央集团军，归14集团军总司令卫立煌指挥，在蔡岗、南怀化，白水一线占领阵；68、71、120师及独立7旅等部左集团军，归6集团军总司令杨爱源指挥，在黑峪至阳方口线占领阵；34、35、61军及66师等部总预备军，归7集团军总司令傅义指挥，配置定襄、忻县区。决主阵部队竭力阻止日军进，18集团军115，120师分由平型关及雁门关施行包抄，截断日军方联络线，包围日军原平北山歼灭。
保卫山西的战，中共中央中央军委极力关注。中央军委副主席周恩一直同阎锡山保持着频繁的接触，次参与一些重战计划的研究，协调共同战。针阎锡山战区划分左、中、右3区，主力正面防御的战计划，周恩指：“在中区，应部队钳制面敌，主力敌诱代县、忻口一线，求侧面击，加消灭；右区的部队进行广泛的游击，牵制敌军；左区兵力较弱，向宁武南北游击，破坏阻止敌军的前进计划。”
了争取忻口太原战的胜利，中共中央军委主席毛泽东10月6日致电参加太原军议的周恩，让他转告国民党军局：“敌占石庄，将向西面进攻，故龙泉关（应九龙关）、娘子关两点须集结重兵，实行坚守，使主力在太原北取胜利。”毛泽东判断：进入山西敌，总数不两半师团，确保晋北占领区，又须分兵守备。因此，达忻口一带战者不1师团左右。果我方部署适，是有暂破坏敌攻击计划的。并指，此次战役夫键在3点：1.娘子关，龙泉关坚守；2.正面忻口区守备与击（击是主的）；3.敌方破坏。达述目的，毛泽东提议：国民政府军委员应速派主力军三四师至娘子关；14集团军的4师担任正面击兵团主力，晋军2师阶助击，其余担任守备；八路军115、120师主力担任从东、西两方破坏敌侧纵深区，袭击忻口至同、同至张口铁路及代县、广灵至张口公路通线。八路军129师主力或全部则使正路，动群众，配合娘子关守军巩固方。
根据毛汗东的指示，朱德，彭德怀10月6日、7日，令115师阶同友军向平型关、营镇敌进攻，相机袭取浑源、应县，断绝茹越口、繁峙间通；令120师主力向岱岳镇（今山）西山动，断绝同与雁门关间通，358旅主力配合友军夹击宁武南敌；令129师主力进至正太路寿阳、平定区，积极钳制与打击西进敌。
根据中共中央军委八路军总部的部署、在日军准备向忻口动进攻，八路军各部队即向日军侧展积极主动的攻击。115师独立团10月10日夜攻占涞源县城。120师358旅主力10月8日夜袭宁武县城。该师雁北支队10月1日袭占朔县北井坪镇（今平鲁县城），4月又收复平鲁县城（今平鲁镇）。尔，又同蒲路朔县至同段展破袭战。10日，在辛庄伏击日军运输队，随即逼近同。
日军主力10月中旬向忻口阵动进攻，八路军即向日军两翼及方广泛展游击战。115师344旅主力10月13日至14日在平型关东北寨村附近，断绝日军通。15日，截击由灵丘方向驶的日军汽车130余辆，并击退日军1队的数次反扑，迫其退回灵丘。接着，344旅主力日夜袭团城口、尔又收复平型关及浑源县城。344旅688团15日夜袭沙河镇日军，缴获批粮袜军物资。18日，该团一举攻克繁峙。115师独立团，骑兵营等部，则向察南、冀西日军展进攻。5日，独立团广灵南冯沟设伏，歼灭日军步骑兵100余人，缴获满载军物资的车120余辆。16日乘胜收复广灵县城。随，又收复灵丘、蔚县、易县、浑源、阳原等县城。向冀西挺进骑兵营等部18日克复曲阳县城，至29日，又连克平山，唐县、完县等城，严重威胁了日军平汉路北段的通。经20余的战，115师先收复县城10座，切断张口至代县间日军方通线。
120师则向进攻忻口的日军右翼及方展广泛游击。358旅旅部率715团10月13日夜向崞县日军进击，一举攻占牛店。随即14日乖胜向南北常、永兴村日军进袭，毙伤日军120余人。358旅716团深人日军侧，打击日军运输队，18日，该团黑石头沟公路两侧进行伏击，毙伤日军300余人，击毁汽车20余辆。20日夜，又一部袭占雁门关；另一部破坏广武至太岭间的公路及桥梁，一度切断雁门关至忻口的通。359旅（欠718团）在日军向忻口阵攻击，星夜由平山区进至忻口西北，侧击日军。10月23日，该旅在阳明堡西南王董堡伏击日军运输队，毁日军汽车7辆。此。不断袭扰柱日军，使日军通运输进一步陷入瘫痪。
由115师120师的积极战，使进攻忻口日军与同、张口的通中断，粮、弹、油料等供应断绝，迫使日军不不使飞机输送给养，卫立煌10月24日给蒋介石的密电中称：“敌雁门被切断，粮秣极感困难，现向方怔杂粮中，”此，国民政府军委员连电嘉奖。蒋介石亦10月17日致电朱德、彭德怀：“贵部林师（即115师）及张旅（即务358旅），屡建奇功，强寇迭遭重创，深堪嘉慰，”
日军在面攻击受挫，遂由代县西南阳明堡前线机场动飞机，加紧忻口阵的轰炸。此，奉命崞县、代县东区侧击日军的八路军129师先头部队769团，进至滹沱河南岸苏龙口一带，现日机不断由北岸的阳明堡机场落。经周密侦察获悉：阳明堡机场有日机24架，并驻有警卫分队勤人员200余人，部配置机场北端，机场周围设有铁丝网简单防御工。据此，769团决夜袭机场。其部署是：3营袭击机场；1营钳制阻击哼县的日军；2营（欠7连）团预备队，并8连破坏王董堡的桥梁，保证3营的侧安全。团迫击炮连位滹沱河南岸，准备支援3营战斗，10月19日夜，769团各部分别向预定区进。3营顺利偷渡滹沱河，1步兵连警戒阳明堡方向援敌，2步兵连机枪连组突击队，1步兵连营预备队。突击队避日军警卫分队驻守的机场北端，从机场东、西两侧秘密潜入机场。接近距日机约30米，日军哨兵觉。突击队即按预定计划攻击，一部将口军警卫分队压制掩蔽部内，并打退其连续反扑；一部迅速扑向飞机群，先猛烈火力突击，尔集束手榴弹塞进机舱，飞机爆炸火。突击队与日军警卫分队白刃格斗，经1
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