正当守军在旧关及乏驴岭一带与日军酣战之际，黄绍？将部署作了调整：令第26路军（第1军团）、第3军、新编第10团归由孙连仲指挥，负责肃清旧关、核桃园、大小龙窝、长生口之敌及侧鱼镇一带之警戒任务；令第17师、第38军教导团及第27路军（14军团）归由冯钦哉指挥，担负防守第17师现阵地与其以北亘曹泉、胡寺、观音陀山之线，并注意洪子店方面的警戒；第30师交替完毕后，应集结于东、西葛丹附近，归还建制。
第四部分：华北作战正太路沿线作战 5
守军与敌连日交战，虽毙敌甚众，但日军援兵不断增加。守军伤亡减员5000余名。平汉铁路元氏方面日军大部虽已北撤，但其一部仍集结于百家庄附近，显有从正太路西进的企图。守军兵力已全数使用，无另外的控制部队，黄绍？遂令第44旅即由阳泉向娘子关输送，到达娘子关以西的城西村附近集结待命。
19日14时，孙连仲接到黄绍？的上述命令时乏驴岭已经失守，第17师已西撤。由于娘子关一带铁路线极为重要，孙连仲乃令第30师的第88旅连夜转向南峪、北峪一带阻敌西进。
冯钦哉接黄绍？的命令后，即令第42师接替第30师阵地，令第169师留1个营的兵力于南冶里对东北警戒。其司令部由磨河滩进驻沙井村。
（四） 娘子关失陷
10月中旬以来，日军第20师团除第39旅团以逐次增兵方法进攻娘子关外，主力集结在石家庄南休整。10月19日，日军第1军遵照方面军的指示，命令川岸师团长以全师团兵力攻击娘子关，攻占阳泉、平原。
日本“华北方面军”在这时向第20师团下达攻占阳泉的命令，这是由整个战局的发展所决定的。
日军自展开所谓“10月攻势”以来，在华中地区的作战并不顺利。在淞沪这一有限的地域内它已投入了5个师团的兵力和原驻上海的海军陆战队，可是依然进展不大。如不再增加援军，很难取得胜利，而新组建的兵力有限。所以决定再从国内和华北抽调兵力增援华中地区作战。日军大本营指示华北方面军迅速完成津浦、平汉路的预期作战任务，并夺取太原，准备调整部分兵力支援华中作战。在华北方面，日军在平汉、津浦线方面的作战是比较顺利的，但在晋北的忻口地区则陷入了苦战。因此，方面军命令第1军和第2军迅速进入德州和安阳一线，并于10月19日命令第20师团攻占娘子关，进入阳泉；待第1军主力完成平汉线方面的作战任务后，再抽调兵力投入正太线，以便配合晋北日军会攻太原。
10月20日，川岸师团长下达作战命令：师团决定分两个纵队向阳泉发动进攻，右纵队为步兵第39旅团，指挥野炮兵联队（欠第1大队）、山炮兵联队第1大队、加农炮兵大队（欠第1中队）、迫击炮兵2个中队，继续由娘子关正面攻击守军；左纵队为步兵第40旅团，指挥野炮兵第1大队、迫击炮1个中队，沿微水镇、侧鱼镇、石门口大道前进，进入右纵队正面的敌人背后，其余部队集结于井陉附近。师团部位于井陉。整个师团的行动从21日开始。
10月21日，日军第20师团除原在攻击位置的第39旅团重新调整部署准备再次发动攻击外，师团主力从石家庄地区向西推进。川岸率师团直属队进到井陉指挥作战。
日军第39旅团一部于前1日（20日）在飞机掩护下，向北峪、核桃园、大小龙窝及地都一带阵地进攻。经反复争夺，守军第30师及第27师伤亡惨重，阵地多被突破，仅固守阵地内的高地。
10月21日，日军第20师团右纵队对娘子关守军正面继续发动攻击。占领北峪东北高地的日军继续向第30师第88旅阵地进攻，经战斗后，该旅退至张家洼、溃泉、驴桥岭之线。第30师师长张金照即令工兵营及第89旅派1个营协同第88旅守备。其他各部均有战斗，但双方均无进展。为挽回战局、歼灭入侵日军，孙连仲于15时下达向当面日军袭击的命令：第3军袭击旧关东南高地之敌并占领之；第31师袭击旧关及其西方高地之敌并占领之；第27师除袭1000高地附近之敌外，须与大、小龙窝友军切取联络，并占领核桃园；第30师袭击北峪、东西葛丹之敌，并占领之。
21日夜，各部队遵令行动。战斗终夜，无大进展。第27师因正面日军大量增加，没有发动攻击。
22日晨，日军陆、空军协同向第27师1000高地及第30师溃泉阵地展开猛烈进攻。第30师于21日出袭的第178团于22日8时被日军包围于北峪。该团苦战突围，绕左翼退回。同时，日军又将第30师溃泉阵地突破。该师力阻，加上第169师第505旅于常坪附近侧击，到12时，将该日军逐回北峪附近。
第27师第79旅及新编第10团已伤亡营以下官兵600余名，该旅旅长黄樵松遂令各团余部撤守地都附近阵地。日军继向第3军及第31师正面猛攻，被守军力战拒止。
因日军连日进攻，守军奋力御敌，伤亡惨重，并侦悉日军又增兵400余人（附炮12门），由东、西葛丹向守军左翼运动，有威胁守军侧背企图。同日15时30分，黄绍？令第26路军即日缩短战线，占领绵山顶至苇泽关一带阵地，阻敌西进。孙连仲总司令接到黄副长官的电话命令后，于20时开始向神仙洞、绵山顶、苇泽关1853高地、宋家岩底之线变换阵地，并于22时致电阎锡山，告知第2集团军自房山、琉璃河起，累经激战，从未休息整补；西移娘子关后连战10余日，伤亡甚重，所存兵力不满6000名，阵地绵亘50余市里，兵力至感单薄，如任何一点被敌突破，即无法应付，请速调生力军增援。时正值从四川调来的第22集团军邓锡侯部刚到太原，阎锡山遂令该部第41军军长孙震率该军由正太路输送至阳泉，归黄绍？指挥。
第四部分：华北作战正太路沿线作战 6
日军在右纵队继续攻击娘子关正面守军阵地的同时，其左纵队于21日由横口车站南下，22日晚大部到达南、北障城，一部进抵侧鱼镇。增援娘子关的第18集团军第129师刘伯承部，此时已由阳泉向垣村、马山村地区前进中。该师第386旅陈赓部的第778团袭击了日军第40旅团的侧翼部队，使其行动迟缓；23日晨，又在石门口阻击，歼灭日军200余人。长生口、旧关间的日军在空军的支援下向红土岭迄甘桃驿以东第3军曾万钟部阵地攻击。守军英勇抵抗。入夜后，第3军向大、小龙窝及核桃园南端高地一带的日军发动全线出击，给日军以杀伤。第3军经一昼夜战斗，伤团长1员，士兵伤亡约600名。
24日晨，日军在飞机支援下，向守军正面及右翼阵地发动全线攻击。右翼第3军红土岭及其以西阵地上战斗激烈。该军第7师第19旅阵地曾一度动摇，经独立团增援奋战，遏止了日军的攻势。又由于第129师第386旅在马山村、罗鼓寨对日军进行了袭击和伏击，歼敌100余人，日军的进攻势头更被减弱。此时，转隶孙连仲指挥的第41军第122师的第364旅已到达阳泉，奉命增加到右翼，在七家峪、马山村一带占领阵地；第122师的第366旅亦将于次日7时前到达东回镇，增强右翼的防御。日军对正面第26路军的阵地多次进攻，均被击退。
由于右翼阵地增加了第122师，侧翼又有第129师，因此正面第26路军多次击退日军的进攻。左翼第27路军方面，自20日以来除第7军第42师神仙洞附近的阵地常遭日军炮击外，并未发生战斗，所以黄绍？认为娘子关防线已趋于稳定，乃于25日电令第27路军开赴忻口作战，遗防由第26路军派一部兵力警戒。
正当右翼部队调整换防、左翼防守兵力减少之际，日军于25日发动猛攻。第364旅向马山村前进途中，在观山村遭到日军袭击。该旅被迫退至槐树岭迄胡家峪之线防守。第3军阵地被日军突破，一部日军侵入至第3军军部所在地固驿镇附近，经独立团拼死抵抗，暂时遏止住日军的攻势。黄绍？令第122师1个团和第3军一部夹击突入的日军，但未能奏效，第3军右翼的第7师阵地反而被日军突破，该师被迫转移至1314高地迄梁家垴之线。
26日，日军继续向守军阵地猛攻。第129师第386旅旅长陈赓率其第772团在日军后方的七豆村设伏，击毙日军补给部队300余人，缴获骡马300余匹及大量军用物资，但未能阻止日军的进攻势头。当日拂晓时，日军第40旅团已进至娘子关、新关侧后的柏木井附近，严重威胁娘子关。黄绍？在得到阎锡山的同意后，下令守军主力后撤至巨城镇、移穰镇一线，并令转赴忻口增援的第14军留置3个团于巨城镇至东南上、下盘石间，以阻止由娘子关西进的日军，娘子关仅由第26路军所留少数兵力防守。日军乘势进攻，当日占领了娘子关。
（五） 正太线守军溃退
日军占领娘子关后，第1军司令官香月清司立即命令第20师团发动追击，乘胜进入太原平原。香月考虑到第20师团连日作战，已经受到很大损失，发动追击后，如无后续部队跟进，恐陷入危险境地。所以，他又命令以第109师团步兵第31旅团（欠1个联队）和山炮兵大队、工兵中队为基干组成的昔阳支队，列入第20师团，加入正太路方面的作战；另将配属予第1军的第109师团进到元氏集结；后又增加第108师团，增派了榴弹炮兵1个联队、加农炮兵1个大队、迫击炮兵2个中队、工兵（架桥）1个中队，使用于太原方面。
第20师团师团长川岸文三郎遵照军司令官的命令，将右纵队改为右追击队，令其向阳泉、平定追击；将左纵队改为左追击队，令其经柏井驿向平定追击。师团本队经新关向平定前进。
27日，日军左追击队主力继续西侵，先头已到达桥头村；右追击队当夜攻击防守巨城镇的第17师，攻占该镇。另一部日军由娘子关沿正太路进逼移穰镇。经激战后，该镇亦告失陷。28日，占领移穰镇的日军向守军左翼乱柳村一带阵地猛攻，桥头村日军则向第30师上庄阵地进攻。经过约5小时的激战，守军全线阵地均被日军突破。守军只有残余400余人西撤。此时，军事委员会为解除晋东危急，令第一战区抽出兵力，立即向石家庄、娘子关迂回进击。但因不能及时行动，29日只好改令孙连仲部在寿阳以东地区占领阵地，以阻击日军西进。当时，川军孙震部已失联系；第26路军所余兵力仅有五六千人孤军苦战，其第27师有1个营仅余士兵6人，都未脱离战场。当日日军攻占平定。日军飞机、炮火占绝对优势，连日激战中守军奋力拼搏，伤亡很大。
第四部分：华北作战正太路沿线作战 7
31日，日军的昔阳支队由九龙关进占东冶头。11月1日，进到西周壁及南北界都一带，与第129师第386旅对峙。第129师师长刘伯承令第380旅旅长陈赓以一部于张庄镇对平定警戒，同时向东迂回至敌后实行袭击。11月2日，日军昔阳支队分为两路前进，一路向昔阳，一路向西南绕凤居镇向昔阳迂回。第129师主力于昔阳以东黄崖底地区设伏阻敌西进，击退日军3次进攻，毙伤日军第109师团第136联队300余人。守军原拟集结兵力由平定西南向北侧击敌人的计划因形势变化未能实施。
沿正太路西进的日军右追击队在10余架轰炸机的配合下，于31日10时向守军狼峪、簸箕掌一带阵地发动攻击。第27师第30旅的第159团及工兵营、辎重连正面阻击，第160团从狼峪以南向日军侧击。经该旅两个团的协力作战，将日军击退。16时，日军复以优势兵力进攻南落村及郭家庄阵地。入夜后，第30军逐次向西北转移，第3军向桦塔镇转移。20时，正太路南侧日军一部乘隙绕至张净镇，使第42军前后被夹击。黄绍？即令第7军第109师驰援。该师尚未到达，第42军即被击溃。其第27师突出重围后奉命经大东庄向太原转移，其第44旅向芹泉镇以西转移。同时，在河底镇的第17师及甲鱼沟的第42师先后接到冯钦哉的命令，向太原转移。
11月1日零时30分，蒋介石以急电令第一战区程潜着汤恩伯速率所部参加晋东方面作战，攻击该敌侧背。汤恩伯率第13军立即经林县、辽县、和顺、昔阳向平定前进，准备攻击日军之侧背。
黄绍？于11月1日移驻太安驿，令第26路军占领正太路附近各高地，阻敌西进，令第30师（仅剩300多人）及河北保安队固守寿阳城；并令第22集团军在上下龙泉镇、松塔镇一带占领阵地，拒敌西进。孙连仲奉命后即令第42军迅速收容，在寿阳以东、铁路以北占领阵地；第31军驰援马首村，协同第3军之一部占领侧面阵地；第30师附河北