团、察哈尔派遣兵团分东、西两路从北面进攻山西。日军进陷山西大同。9月13日，李服膺部在天镇、阳高一线守护不力，大同弃守。9月中旬，日军逼近内长城，企图突破平型关、茹越口，与察哈尔派遣兵团进行协同，欲歼灭中国第二战区主力。第二战区司令长官阎锡山在平型关、雁门关一线组织防御。
太原会战.1937年9月24日，日军攻占重镇平地泉。第八路军朱德部奉命增援，与山西王靖国部配合两方夹击。9月25日，日军第5师团第21旅团被八路军第115师在平型关以东设伏，经过激战，该部日军1,000余人被全歼