Den 11. oktober erobret 20. japanske divisjon Jingxing. Japanerne brukte kun en del av deres tropper til å angripe Niangziguan, mens deres hovedstyrke marsjerte utenom og erobret Jiuguan. Med forsvarerne ved Niangziguan praktisk tatt omringet på dette tidspunktet, beordret Yan Xishan hurtig 26. armé under Sun Lianzhong, som var stasjonert i det nordlige Shanxi til å rykke til Niangziguan og organiserte og gjennomførte motangrep, men gjenerobret ikke Jingxing som planlagt. 21. oktober ble 20. divisjon forsterket med 109. divisjon og fortsatte deres angrep på Niangziguan fra sør, med støtte fra japanske bombefly og jagere. 26. oktober lyktes det fire japanske kommandobataljoner å bryte igjennom den kinesiske 3. armés forsvar ved Ceyuzhen og bryte gjennom forsvarslinjen ved Niangziguan. De kinesiske troppene ble tvunget til å trekke seg tilbake til Taiyuan, og ble forfulgt av de japanske angriperne langs Shijiazhuang – Taiyuan-jernbanen. Den 11. november erobret de japanske troppene Shouyang etter å ha slått tilbake et bakholdsangrep fra 41. armé. På dette tidspunktet ble alle kinesiske tropper ved Xinkou beordret til å trekke seg tilbake til Taiyuan for å unngå å bli omringet av fienden, og den japanske hæren hadde endelig vunnet slaget om Xinkou.