阎锡山不接受毛泽东的建议，如今山西局势危险，正规战必败，而八路军必须承担起游击队的责任。华北战局未来的重点不在太原，在于太行山，毛泽东相信只要太行山脉还在手上，必能有所作为，同时通知129师立刻出发，开赴正太路南北地区。
日军参加太原会战的兵力，为一个师团两个联队大约近十万人，配备三百五十多门大炮，忻口最先打响，战斗惨烈，10月13日，日军调集五千余兵力，在飞机，大炮和战车的掩护下，向忻口中央阵地南怀化猛攻，试图实施中央突破，在日军猛烈进攻下，南怀化阵地几乎夷为平地，两军陷入胶着状态。
朱德给蒋介石发报，八路军120师张宗逊旅，昨日在淳县以北十里设伏，摧毁日军汽车十二辆，及大批物资和给养，击毙日军五十六名，无俘虏。这一次战役共产党功不可没，给他们正面阻击争取了时间。刘少奇要在沦陷区成立战地总动员委员会，由各抗日群众团体共同组成，但一定要由共产党领导的八路军来主导。
娘子关失守，忻口一线腹背受敌，现在的关键是把忻口的主力撤退下来，重新布置太原防御，八路军有平型关那样的战绩，阎锡山希望八路军能助其一臂之力，周恩来和朱德答应配合正面作战，为阎锡山争取时间。陆地运输很困难，板垣决定飞机补给，这给准备设伏的八路军的行动构成了威胁，刘伯承找来陈锡联，猜测这附近有日军的飞机场，安排陈锡联去侦察。
陈锡联通过一老乡得知机场在阳明堡附近，刘伯承部署了炸掉日军飞机的作战计划，若是打好这一仗就是八路军第二次平型关，同时将此消息电告毛泽东等人。八路军炸毁了日军阳明堡机场的飞机二十四架，为了奖励这次的战绩，国民政府奖励两万元，陕西各界人士捐款两万元，太原政府和第二战区的阎锡山给了七千元，刘伯承在会议上宣布了这笔慰问金的分配方案。
8月13日到现在，日本海军陆战队进入上海，上海的军民作出了巨大的牺牲，创造了很多的奇迹，日军也付出了惨痛的代价，这也可能极大刺激了日本政府膨胀他们想加速占领中国的野心，毛泽东知道他们往后的日子会更加难过，但他们更要用实际行动坚定中国人民的抗战决心。
八路军第120师，第129师先后进行了雁门关，阳明堡和七亘村等战斗，连战连捷，切断了日军多处运输线，有力配合了忻口防御，从而也使太原会战成为抗日战争中国共两党两军在战役上配合最好的一次会战。周恩来跟阎锡山表示八路军不赞成正面跟日军硬拼，但可以实施游击战术，牵制敌军。
卫立煌决心以忻口退下来的部队据守太原北郊，以娘子关退下来的部队防守太原东郊，以第35军约19个营的旅残部担任太原城防。太原会战历时一月有余，此战，中国参战军队总数五十八万人，共毙伤日军两万人，八路军从八月出师山西，到11月太原失陷，以不足四点五万兵力，缺枪少弹的劣势装备，作战一百余次，歼灭日军一万余众占整个太原会战歼敌总数的近一半。池步洲和英子从日本回到了上海，被眼前因战争毁掉的一切惊着了。
