1937年10—11月，為了保衛(wèi)山西、保衛(wèi)太原，中國軍隊在太原及其以北要隘忻口地區(qū)與日軍展開了激烈的大會戰(zhàn)。在這場大會戰(zhàn)中，八路軍與國民黨友軍進(jìn)行了密切配合。

    忻口是太原北面最后一道防御屏障，地勢險峻。1937年10月初，日軍第5師團(tuán)及察哈爾派遣兵團(tuán)一部突破中國守軍防御后奔襲太原。忻口為日軍必經(jīng)之地。忻口兩面是山，東為五臺山，西為云中山，山巒起伏，中間河穿越山谷，同蒲鐵路河一條公路沿河岸縱貫?zāi)媳?，?zhàn)略地位十分重要。

    中國方面極為重視忻口防御，第2戰(zhàn)區(qū)集結(jié)重兵阻擊日軍，在忻口及其外圍要地與日軍進(jìn)行了為期1個月的激烈作戰(zhàn)。日軍在進(jìn)行外圍作戰(zhàn)后，從10月13日開始在坦克、戰(zhàn)車、大炮、飛機的配合下向忻口正面中國守軍陣地發(fā)動一輪又一輪的猛烈進(jìn)攻，但中國守軍與日軍展開反復(fù)的攻擊與反攻擊戰(zhàn)，中國軍隊廣大官兵英勇奮戰(zhàn)、為國捐軀，其中，第9軍軍長郝夢齡中將不幸犧牲。由于中國軍隊的頑強抵抗，給日軍造成很大傷亡，雙方形成拉鋸戰(zhàn)，日軍始終未能突破中國忻口守軍陣地。

    為此，日軍從平漢路作戰(zhàn)日軍抽調(diào)一部西進(jìn)，從東面配合忻口日軍的攻勢，進(jìn)至太原東面之戰(zhàn)略要地娘子關(guān)，然而，由于中方戰(zhàn)略判斷的失誤，對娘子關(guān)的防守未引起充分重視，倉促迎戰(zhàn)，導(dǎo)致娘子關(guān)失守，太原東面暴露在日軍面前，同時，此路日軍對忻口中國守軍側(cè)翼構(gòu)成重大威脅。為此，忻口守軍主動撤守，回防太原，忻口作戰(zhàn)結(jié)束。隨后日軍從東、北兩面夾攻太原，中國軍隊進(jìn)行了太原保衛(wèi)戰(zhàn)。由于太原此時已成為一座孤城，無險可守，雖經(jīng)守軍激烈奮戰(zhàn)，但不能阻止優(yōu)勢敵軍，戰(zhàn)至11月7日，城內(nèi)守軍突圍南撤，太原遂告陷落。

    這次會戰(zhàn)中，八路軍積極配合友軍作戰(zhàn)，給敵以重大牽制。在忻口作戰(zhàn)中，八路軍為配合友軍作戰(zhàn)，向日軍兩翼及后方廣泛開展了游擊戰(zhàn)?；蜃钄持鲈筷牐蛞u擊敵之后方，先后收復(fù)縣城10座，一度切斷敵之后方交通線，使敵不得不借飛機輸送給養(yǎng)，有力地配合了前線作戰(zhàn)。    10月19日，八路軍還破壞了敵之陽明堡機場，擊毀擊傷日機24架，殲敵百余，使日軍在忻口戰(zhàn)場上一度失去了空中力量。在太原東面娘子關(guān)方向，八路軍四處出擊，襲擊日軍，取得多次襲擊戰(zhàn)的勝利，遲滯了日軍的推進(jìn)，并掩護(hù)了友軍的撤退。

    忻口、太原會戰(zhàn)歷時一個多月，中國軍民共斃傷日軍2萬余人，是抗戰(zhàn)初期華北戰(zhàn)場上規(guī)模最大、戰(zhàn)斗最激烈、持續(xù)時間最久、戰(zhàn)績最顯著的會戰(zhàn)之一。