血戰娘子關：日軍在忻口遭到頑強抗擊，所以需要換到另一邊進攻！
10月中旬，日軍因第5師團等部在忻口地區遭守軍頑強抗擊，進展遲緩且死傷慘重，華北方面軍遂令第20師團及第108、第109師團各一部渡過滹沱河，沿正太線向太原實施進攻。此時，國民黨軍自放棄石家莊後，晉東防務空虛，第2戰區主力在忻口地區作戰，也難以顧及晉東方向。蔣介石遂令第1戰區第14集團軍、第3軍入晉，沿正太線之井陘至娘子關一線設防，扼守晉東地區，並指定由第2戰區副司令長官黃紹竑統一指揮。10月11日，日軍進至井陘以東地區。12日，日軍2000餘人乘守軍立足未穩，向井陘及其以北賈莊發起了進攻;另一部900餘人向守軍第17師陣地實施正面進攻。
戰至傍晚，日軍相繼攻佔長生口、大小龍窩，指向陽關;井陘也被日軍佔領。閻錫山急令原定增援晉北的第1軍團(孫連仲部)回援娘子關。13日晨，日軍一部抵達核桃園;另一部日軍1000餘人向陽關發起猛攻，守軍僅有第14軍團的1個營，在優勢日軍進攻下，陽關於午後失守。第17師堅守娘子關以東要點雪花山，並以一部兵力向長生口方向反擊，遲滯日軍的進攻，先後收復劉家溝、長生口等地;後遭日軍反攻，雪花山守軍疏忽大意、失職麻痹，日軍很快佔領了雪花山。第17師主力組織反擊，遭重大傷亡，被迫退守乏驢嶺。14日，第1軍團到達娘子關附近，並立即向陽關方向發起反擊。
第27師以一部兵力指向核桃園，另一部向舊關發起進攻，殲滅日軍400餘人。當晚，日軍600餘人向關溝守軍第30師發起進攻，守軍以2個團出擊，經3小時激戰，殲滅日軍200餘人，餘部倉皇潰逃。與此同時，閻錫山令第129師主力趕赴陽泉，配合娘子關地區作戰。15日，閻又下令:由孫連仲指揮娘子關方向作戰，並限16日解決舊關附近之日軍。當晚，第3軍、第27師組成敢死隊，發起突然勇猛的衝殺，將由舊關進至關溝的日軍1500餘人大部殲滅;入夜後，向舊關增援之日軍600餘人，又被殲滅大部。孫連仲決定16日拂曉發起全線攻擊，以第3軍為主攻，向舊關方向實施突擊；
第27師主力向大小龍窩出擊，切斷日軍退路，一部兵力肅清關溝日軍殘部，配合第3軍作戰。16日拂曉，守軍發起進攻時，恰遇日軍組織反擊，雙方經激戰，守軍肅清了關溝殘餘日軍;舊關地區日軍雖被包圍，但利用有利地形頑抗，並得到了空中猛烈火力的支援，第3軍進攻受挫。傍晚，日軍發起反攻，陽關西南高地第27師陣地被突破;增援的第14軍團教導團傷亡慘重。17日，守軍繼續發起進攻，日軍也大舉反攻，經多次近戰肉搏，雙方傷亡均嚴重。守軍一部在進攻中切斷了核桃園至舊關的通路。19日，向乏驢嶺進攻之日軍不斷增加兵力第17師雖經頑強抵抗，陣地終於失守。舊關至核桃園帶日軍遭守軍連日猛攻，傷亡慘重，殘部1000餘人退守舊關附近高地。
與此同時，日軍第20師團奉命“攻佔陽泉平定”，決定兵分兩路，右路沿井陘、新關、石門口大道及其以北地區攻擊前進，左路沿測魚鎮、石門口大道迂迴娘子關守軍側後。此時，增援晉東的第18集團軍第129師已到達陽泉，進至馬山村、七亙村一帶，掩護娘子關守軍的側後安全。21、22日，從正面進攻娘子關的日軍得到增援後，在地空火力支援下發起了猛烈攻擊，守軍陣地多處被突破。此時，第1軍團在娘子關地區已苦戰8晝夜，兵力僅有6000餘人;孫連仲請求增援，閻錫山即令川軍第122、第124師增援，戰至26日，雙方在娘子關地區形成對峙。23日，日軍第20師團左路到達南障城，爾後大部南下測魚鎮方向，一部300餘人進至劉家柵、固欄村附近。
24日，測魚鎮方向日軍300餘人在七亙村附近遭第129師第386旅一部阻擊;日軍部向馬山村進攻，剛到該處的川軍一部被迫撤退。守軍令第3軍由固欄村後撤，日軍進至該地區的300餘人乘機竄入十家路、亂安村，向固驛鎮守軍翼側發起了進攻;第3軍及第122師一部當即實施夾擊，殲其一部。25日，日軍左路到達固驛鎮附近。26日，日軍向平定方向發起進攻，該處守軍為第122年因守軍兵力薄弱，為防退路被切斷，孫連仲決定以一部兵力堅守娘子關，主力轉移至巨城鎮、移穰鎮地區，並以第122師一部推進至石門口，準備發起反擊。由於娘子關守軍兵力過少，當日即被日軍攻佔。
27日，日軍左路繼續西進，先頭進抵橋頭村;右路於當夜向第17師發起攻擊，並佔領巨城鎮;另一部日軍進逼移穰鎮，並迅速攻佔該鎮。28日，日軍向亂柳村、上莊等地發起猛攻，守軍多處陣地被突破;另一部日軍向石門口進攻，守軍傷亡慘重，退守西郊。蔣介石為解晉東之危，令第1戰區立即向石家莊、娘子關方向實施遷回攻擊。但日軍攻勢猛烈，繼續西進。29日，孫連仲奉蔣介石命令，率部在壽陽以東組織防禦，因失去聯絡，第1軍團所部的5000餘人陷入了獨立苦戰。日軍接連發起猛攻，當日佔領平定。
30日，日軍在陽泉以南向第14軍團發起圍攻，守軍傷亡慘重，向西撤退，日軍很快攻佔陽泉。31日，蔣介石急調湯恩伯率部參加晉東作戰。湯恩伯率第13軍由涉縣、昔陽向平定前進。11月1日，晉東守軍在壽陽以東地區繼續組織防守。閻錫山眼看戰局處於不利地位，日軍的步步逼進已威脅了晉北守軍的側後安全，遂令衞立煌率忻口地區部隊向太原以北青龍鎮地區轉移，協助傅作義部固守太原。2日，日軍攻佔壽陽;第31旅也進入昔陽，向榆次急進。4日，日軍攻佔榆次縣城，直接威脅了太原的安全。