同蒲铁路吃紧，日军察知雁门关国军工事坚强，于是集中力量专攻平型关。日军主力由涞源，另一部由广灵攻向灵邱之时，国军向平型关、雁门关、神池一线集结，目的与日军决战。中国第二战区第六集团军、第七集团军退守内长城的雁门关、茹越口、平型关一线，保卫山西腹地（参见太原会战），除此，军事委员会发佈命令，国民革命军第十八集团军第一一五师编入阎钖山所属第二战区急行军至晋北协同防守内长城一线。9月20日，日军第5师团第21旅团攻占灵丘。22日，攻占平型关西北的“东跑池”制高点。坂垣第五师团21旅在团城口与第十七军高桂滋84