九月二十四日第七集团军总司令傅作义到达东山底村，协助杨爱源指挥平型关作战。杨爱源、傅作义与第八路军第—一五师高参商定，由第七十一师配合第—一五师攻击平型关之敌。

九月二十五日日军第二十一旅团在平型关前陷入中国军队包围圈。

第八路军第—一五师在平型关前取得歼灭日军千余人的胜利。

预备第二军郭宗汾部奉命从团城口出击。高桂滋第十七军撤离团城口，日军乘虚而入，郭军未能完成出击任务。

日军混成第二旅团侵占浑源。混成第十五旅团侵占应县。

九月二十六日日军第二十一联队脱离棚子沟战场，向平型关转进，以支援在平型关正面未能取得进展的第二十一旅团。在蔚县的第四十二联队主力亦于当日到达平型关正面投入战斗。

预备第二军郭宗汾部受到团城口、鹞子涧、东西泡池日军的压迫，退回速回、涧头北山。

傅作义受命指挥平型关中国军队作战。

九月二十七日日军十川支队（第一联队及大泉支队）抵浑源东南洪水村，以策应平型关战斗。

中国军队第六十一军进抵平型关内齐城村。

九月二十八日阎锡山行营由太和岭口移驻繁峙县童子崖村。

日军第二十一联队加入平型关正面攻击部队。

日军混成第十五旅团攻占茹越口，第二零三旅旅长梁鉴堂力战殉国。独立第二旅驰援不及，日军进占铁角岭。

日军混成第一旅团占领朔县。

中国军队程继贤第四三四团在攻占鹞子涧的战斗中，全团自团长以下千余人壮烈殉国。

九月二十九日日军占领繁峙县城。

阎锡山行营转移至五台山。

九月三十日日军混成第十五旅团占领代县。

阎锡山令平型关及内长城线中国军队全线撤退，并命令王靖国第十九军守崞县，姜玉贞第一九六旅守原平，以掩护中国军队在忻口布防。

阎锡山行营转移至五台县。

十月一日阎锡山回到太原。

日本统帅部以临参命第一百二十号，命令华北方面军“应以一部兵力在山西省北部作战占领太原”：命令关东军“以一部入列华北方面军指挥下”并应“为以上作战提供方便”。

中国军队第十四集团军卫立煌部奉命驰援晋北。

十月二日日本关东军察哈尔派遣兵团混成第一旅团占领宁武，混成第二旅团与混成第十五旅团向原平进犯。

中国军队独立第八旅奉命撤离平型关阵地转移五台山。

团城口方面之第六十一军和第七十一师相互掩护撤往砂河，南入五台山。

十月五日日军对崞县和原平发起大规模攻击。

中国军队第九军郝梦龄部（欠第四十七师）到达忻口。

十月八日日军攻占崞县，第十九军守城部队伤亡惨重，团长刘良相、石成文阵亡，余部转移至崞县东南山区。

十月十日日军侵占石家庄。

日军攻占原平，守军第一九六旅大部壮烈牺牲。

第二十七路军（第十四军团）总指挥冯钦哉率第二十七路军、第三军和第十七师教导团向娘子关预定阵地推进。

十月十一日日军侵占井陉。

第一九六旅旅长姜玉贞率残部五百余人由原平突围出城后，中弹殉国。

日军在忻口防线下王庄前进阵地与中国守军接触。

娘子关战役总指挥第二战区副司令长官黄绍竑到达娘子关前线。

十月十二日日军板垣征四郎以混成第十五旅团和堤支队等右翼队，第五师团为左翼队，部署对忻口的全面攻击。

日军第二十六师团长黑田重德指挥独立混成第一、第二和第十一旅团，决定攻占归绥。

原定增援晋北作战之第二十六路军（第一军团）孙连仲部回援娘子关。

日军川岸文三郎第二十师团向娘子关发起全面进攻。

十月十三日日军对忻口守军展开全线攻击，在中央地区强渡云中河，占领南怀化，与第九军展开激战，左翼占领阎庄，与左翼第十四军在大白水村展开激战，右翼强渡滹沱河，与右翼第十五军在东西荣华展开争夺战。中国援军第三十五军、第六十一军相继到达忻口前线。

日军占领绥远武川县。

娘子关前线日军攻陷旧关，续攻雪花山。

十月十四日日军混成第一旅团攻占归绥。