本投降前夕，孙楚为阎锡山谋划，负责拟订回太原军事计划。民国36年（1947年）初，孙楚任第八集团军总司令兼三十四军军长，指挥所部在汾孝地区同中国人民解放军作战时被包围，孙楚只身乘车逃脱。此后，孙楚任平遥专区护粮领导组主任，抢收了群众的小麦30万石。中国人民解放军围攻太原期间，民国38年（1949年）3月，阎锡山飞往南京，任命孙楚为太原绥靖公署副主任，并指定孙楚和梁化之、王靖国、吴绍之、赵世玲组成五人小组，在阎锡山离开山西期间负责。后来赵承绶受中国人民解放军委托，从榆次来到太原前线，要求进入太原城谈判，孙楚同