宋哲元下达攻击令后，刘汝明第六十八军及骑兵师等于11月5日占领南和、任县及邢台以北的官庄车站，然后继续向邢台城攻击。为了击破宋哲元军，香月清司于4日由石家庄派工藤镇考步兵第一○五联队到邢台，在土肥原指挥下守城，命令土肥原、下元两师团主力向宋军背后联络线上要点大名出击。土肥原遂以其酒井隆、馆余惣两旅团分别由彰德、磁县出动，由于防守大名外围的柴建瑞、汤传声两旅长出身行伍，不服从军校出身的师长何基沣指挥，率兵遁走，未经激烈战斗，馆余惣旅团即于11日夺取了大名。何基沣愤而自戕，后被救起。同时，守邢台的工藤联队亦入列由石家庄增援来的下元师团苫米地四楼支队，自10日起，向南和刘汝明部攻击，刘遂率部停止对邢台攻击，向鸡泽撤退。接着苫米地旅团归回下元师团建制，在下元熊弥指挥下追击刘汝明兵团，21日占领临清，27日攻占馆陶。接着下元师团又配合馆余惣旅团沿卫河追击宋军，至12月15日尽占河北省南部清丰、南乐、濮阳等城。刘汝明被迫退往黄河南，宋哲元则率李文田、冯治安、石友三、高树勋等部退往豫北、晋南山区。翌年2月，万福麟等军亦放弃新乡退往晋南山区。至此，冀南、豫北遂沦陷敌手。
二石家庄战役前中日战斗序列第一战区兵力变化多次，现仅将石家庄战役前中日两军战斗序列列下。
（一）中国军队方面
第一战区司令长官蒋介石代长官程潜第二集团军总司令刘峙副总司令孙连仲第二十六路军总指挥孙连仲第三十军军长田镇南第三十师师长张金照第三十一师师长池峰城第四十二军军长冯安邦第二十七师师长冯安邦独立四十四旅旅长张华堂炮兵第七团团长第三军军长曾万钟第七师师长曾万钟第十二师师长唐淮源第四十七师师长裴昌会第三十八军军长孙蔚如第十七师师长赵寿山新编三十五师师长王劲哉第五十二军军长关麟征第二师师长郑洞国第二十五师师长张耀明第二十七路总指挥冯钦哉第四十二师师长柳彦彪第一六九师师长武士敏骑兵第四军军长檀自新骑兵第十师师长檀自新第二十集团军总司令商震第三十二军军长商震第一三九师师长黄光华第一四一师师长宋肯堂第一四二师师长吕济独立第四十六旅旅长鲍刚骑兵第十四旅旅长张占魁炮兵第六旅旅长黄永安炮兵第八旅旅长刘翰东第五十三军军长万福麟第九十一师师长冯占海第一一六师师长周福成第一三○师师长朱鸿勋骑兵第四师师长王奇峰第六十七军军长吴克仁第一○七师师长金奎璧第一○八师师长张文清
（二）日本军队方面华北派遣军司令官寺内寿一第一军司令官香月清司第五师团第九旅团旅团长国崎登第六师团师团长（甲）谷寿夫第十一旅团旅团长坂井德太郎第三十六旅团旅团长牛岛满第十四师团师团长（甲）土肥原贤二第二十七旅团旅团长馆余惣第二十八旅团旅团长酒井隆第二十师团师团长（甲）川岸文三郎第三十九旅团旅团长高木义第四十旅团旅团长山下奉文第一○八师团师团长（乙）下元熊弥第二十五旅团旅团长中野直三第一○四旅团旅团长苫米地四楼第一○九师团师团长（乙）山冈重厚野战炮兵第六旅团旅团长
太原会战
山西地势雄胜，东有太行控制燕冀平原，西阻黄河，屏障秦陇，而太原位于这个战略要地的心脏。
太原地处汾河平原，其险要全在北有雁门、平型，东有龙泉、娘子等关隘。故抗日战争爆发后，以上诸关遂成为中日两军争夺的焦点。这些关隘一旦失守，太原亦将随之不保。
"七·七"事件爆发后，宋哲元幻想与日本人妥协，以致不战而丧失平津。为了收复平津，蒋介石于1937年8月26日派汤恩伯率嫡系部队三个师进据南口，卫立煌率三个师进入北平西山区，傅作义指挥的三个骑兵师，两个步兵师驱逐德王的伪蒙军。8月中旬连下德化、商都、尚义，挺进张北。为了配合汤、卫两军的作战，孙连仲率二十六路四个师进抵房山、周口店一线，作出反击北平的姿态。日本军部的梅津、石原等人为了保持他们设想的大清河北缓冲区，主张将中国军队驱赶到保定、沧州一线为止，他们是不同意将战争扩大到山西境内的。但长期蓄谋夺取内蒙的关东军，认为中央军进入察哈尔会威胁伪满的安全，坚持对进入察哈尔的我国军队进行打击。这样，就以关东军和朝鲜军为主力，在关东军参谋长东条英机和华北派遣军第一军军长香月清司的指挥下，于8月中旬开始了以攫取山西为目标的争夺战。
一太原保卫战全过程
当时我国在北战场的军队，除中央军嫡系汤恩伯、卫立煌等军装备较好外，其他杂牌军大多装备窳劣，士气不振更是普遍的情况。日本参谋本部8月9日根据临参命第七十二号下达作战命令后，关东军设置了以东条为司令官的"察哈尔兵团"前进指挥所于多伦，以酒井镐次第一混成旅团、本多政材第二混成旅团（原驻伪满的第一师团主力）、铃木重康第十一混成旅团、筱原诚一第十五混成旅团（原驻伪满第二师团主力）及安藤三郎的第二飞行集团，再加上寺内寿一华北方面军的板垣征四郎第五师团，于8月9日开始进攻。
对于保卫山西这场战争如何进行，国民党嫡系将领与第二战区司令长官阎锡山之间是有争论的。陈诚7月23日将战地参谋长毛侃的意见转给国民政府军政部，不同意阎锡山采取的仅部署重兵于娘子关沿太行山经雁门关至偏关之线的单纯防御的作战方针，主张在察绥方面配置强大机动兵力，在开战之前迅速规复察北，务期占领南口、独石口、张北之线。他认为这样部署兵力，东可进窥承德拊敌人之背，南可相机进出平津，至少也可以抑留相当敌人兵力，便于平汉、津浦两方面的军队与日军在河北平原决战，并认为如抽出一部兵力部署于冀察山地作持久战，可以保持国防支撑点山西之主动。从战役发展的情况看，南京统帅部的华北作战方案基本上是按照陈诚、毛侃等人的建议制定的，只是进入察东和平汉、津浦北段的我国军队未能达成作战任务，而阎锡山指挥的忻口守军虽阻击敌人不能前进，但因黄绍竑指挥的晋东南守备军队未能阻止住沿平汉线西进的敌人突入娘子关，以致太原失守，但忻口之战与日军相持三十余日，在北战场还是差强人意的一战。而且战后中共领导的八路军一一五师一部在聂荣臻的率领下留置冀察山区，建立起晋察冀军区；贺龙率一二○师两个旅留置晋西北和雁北；刘伯承、邓小平、徐向前率一二九师和一一五师三四四旅留置晋东南，坚持持久抗战，阻止日军进攻大西北，起了国防支撑作用。因之，太原保卫战意义重大，特将战役过程作较详细的叙述。
太原战役以华北驻屯军进攻南口开其端。8月11日起，香月清司指挥铃木旅团开始沿平绥铁路向南口、居庸关进攻，遭到汤恩伯、高桂滋、陈长捷等部的抵抗不能进展，后加入的板垣师团，在飞机、重炮的配合下，至27日突破我国军队防线，占领延庆、怀来等地。
东条英机指挥的关东军为配合华北驻屯军攻占南口，于8月初即集结三个混成旅兵力于热西、察北地区，19日东条将其前进指挥所移至张北，20日开始攻击，25日后分别突破万全、独石口等长城要隘。27日分别占领张家口和宣化，向下花园追击，29日与突破南口西进的板垣师团会师。至此，我国军队被迫向天镇、蔚县撤退。
日军击败我国保卫张家口的守军后，随即分兵两路侵入山西。由于宋哲元冀察当局幻想与日军妥协，拒绝南京国民政府派兵援助，因之，晋绥军援助察哈尔的军队未及展开，即被日军打败，退回山西。接着日军分两路入侵。一路为关东军沿平绥路西进，9月7日晨突破天镇、阳高间晋军防线后，除以铃木重康混成旅团沿平绥追击西退的马占山东北挺进军，夺取了绥蒙外，关东军主力三个旅团则尾追败退的李服膺、王靖国晋军南下，夺取了大同、雁门、宁武。一路为华北方面军的板垣师团，该师团扫荡察南的汤恩伯、刘汝明两部败军后，一面令其国崎登旅团进入涞源追击南退的汤、刘败军，一面派三浦敏事率其第二十一旅团入侵山西，击败孙楚、高桂滋、刘茂恩等部后，于9月14日攻占广灵。16日夺取浑源，复分兵南下，于20日进占灵丘。至此，华北抗战的重心遂转为太原保卫战。
平津失陷后，8月1日阎锡山飞南京参加最高国防会议，被国民政府任命为第二战区司令长官，指挥晋、察、绥三省的抗日军事，他将自己的晋绥军编组为第六、七两个集团军，另外还指挥中央军汤恩伯第十三军和中共的第八路军。陈诚、毛侃等建议的晋绥军和中央军在察东、南口与日军决战的方针失败后，晋北又很快失守，只好实施阎锡山拟定沿偏关、雁门关、平型关、娘子关既设国防工事阻击敌人前进的作战方针。为了保卫太原，阎锡山设司令长官部于代县北岭口，以素以执法严峻著称的晋军老将张培梅为执法总监，决心与日军一战，以保其经营二十余年的老巢。由于王靖国、李服膺不战放弃晋北各要隘，日军对平型关、凌云口、茹越口、雁门关、阳方口之线，已形成了大包围的态势。
为了阻止敌人从北面进攻太原，阎锡山于10月3日策定了忻口会战方针：以主力占领蔡家岗、灵山、界河铺、南怀花、大白水、迄阳方口既设的国防工事，两翼依托五台及宁武等山脉，集中兵力乘入侵的日军立足未稳迅速将敌歼灭；以一部占领五台山、罗圈沟、峨口至峪口之线；另以主力一部占领中解村、阳明堡、虎头山、黑峪村之线，竭力阻止日军前进，不支时退据崞县、原平、轩岗一带，以掩护后方部队的集中及主阵地的占领。要求第十八集团军的林彪、贺龙、刘伯承各师分别由平型关和雁门方面施行包抄，截断日军后方联络线，并派有力之一部由马兰口方面威胁日军的右侧背，以利于主力作战。主阵地的各部，要求竭力阻止日军的进展，相机出击，协同八路军各师包围日军于原平以北地区而歼灭之。为了贯彻这一作战方针，阎锡山将其指挥的各军作如下区分：
卫立煌为中央军总司令，指挥其第十四集团军所属的郝梦龄（欠裴昌会师）、李默庵、刘茂恩、高桂滋、王靖国等军在蔡家岗、界河铺、南怀花、大白水以及阳明堡、虎头山、黑谷村之线占领阵地；以朱德为右翼军总司令，指挥其第十八集团军（欠贺龙师）及晋军刘奉滨、李俊功、金宪章等师在五台山、罗圈沟、军马场、翠岩峰、挂月峰、迄峨口峪之线占领阵地；以杨爱源为左翼军总司令，指挥其第六集团军之孟宪吉、郭宗汾师，马延守旅及八路军贺龙师在黑谷村迄阳方口之线占领阵地；另外傅作义为总预备军总司令，指挥其第七集团军的傅作义、杨澄源、陈长捷等军及杜春沂师和方克猷、章拯宇等独立旅位置于定襄、忻县一带策应各方。
日军方面，东条指挥关东军攻略晋北地区后，除派铃木、酒井两旅团入侵绥远外，即将留晋北的两旅团交给板垣指挥，参加忻口会战。板垣师团在攻占蔚县、涞源后，即接到方面军夺取太原的命令，将部队开进山西，在灵丘、广灵击溃各军的抵抗，于10月6日在代县与关东军会师，发起忻口战役。当时在板垣指挥下的部队除本师团外，还有关东军的本多、筱原两个混成旅团，以及萱岛高、堤不夹贵两个支队，共计步兵十五个大队，附有山炮二十一门，十五厘米加农炮二门。发起进攻后不久，由于上海久攻不下，第五师团国崎登第九旅团调往上海，板垣指挥的兵力更加薄弱。守忻口的我国军队除中央军七个师外，还有晋、陕、豫军五个师另三个旅，左右翼还部署晋军、东北军、中共军等九个步兵师和五个独立旅、四个骑兵师及山西军的八个炮兵团，在战争紧张时随时补充正面战场，全部军力约计二十余万人。
王靖国、李服膺等贪生怕死，作战不力，作战不久即丧失雁门关外诸要隘，全国舆论哗然。阎锡山不得不将李服膺交军法会审后处决，军心始为之一振。但这时雁门关天险已失，防守平型关一线的孙楚、刘茂恩、高桂滋等军又被板垣师团击破，形势危殆。阎锡山只得收缩兵力，固守雁门关内的第二道国防永久工事忻口。忻口位于崞县和忻县之间，东依云中河，西侧是连绵起伏的丘陵，是同浦铁路和晋北通往太原公路的交通要冲，为日军夺取太原的必经之关隘。当时雁门关外的晋军刚被日军击破，为了调整部署和等待南京统帅部派遣的援军，阎锡山遂命令王靖国率部守崞县，杨澄源部姜玉贞旅死守原平，马延守旅守轩岗镇。
板垣征四郎指挥日军突破长城防线后，即在大营附近休整部队。10月2日该部接到华北方面军下达的攻占太原的命令，翌日即由驻地出发，6日在代县附近集结，指挥本部及关东军的两个混成旅团发起了进攻忻口战斗。同日，阎锡山下达了作战命令，大意是，自5日起日军已对崞县王靖国部、原平姜玉贞部、轩岗马延守部发起进攻，娘子关、龙泉关有孙连仲等部抗敌西进。本战区拟对侵入平型关、雁门关、阳方口的敌人乘其立足未稳迅速予以击破，并先歼灭围攻原平、崞县的敌人。命令朱德军以一部对平型关方面警戒，以主力进出代县、繁峙间截击敌人；卫立煌军由忻口崞县公路两侧地区向平原、崞县的敌人进攻；杨爱源军迅速扫荡宁武、朔县敌人，然后进出广武以北地区截断敌人后路；何柱国骑兵军协同左翼军扫荡朔县以北残敌后进出岱岳附近地区，截断敌人后方联络；赵承绶骑兵军在平鲁、右玉、凉城以西活动，阻止绥远日军南下增援，相机进出大同附近截断平绥铁路；傅作义军暂住于太原以北地区，随战况的进展再行推进。限各军于傍晚开始行动。