林彪师给坂垣师团以歼灭性打击时，阎锡山急调陈长捷军驰援平型关，并电傅作义进驻大营，全权负责平型关方面的军事指挥，还将高桂滋、刘茂恩两军归傅作义指挥。敌我双方在团城一线展开激战，呈胶着状态。
占领大同后南下至怀仁的日军突然转向东南，猛攻刘茂恩军防守的茹越口，刘茂恩军溃败，日军占领茹越口。阎锡山从岭口赴大营督战。
阎锡山虽说手中有数十万军队，但那些军队大多军纪败坏，不少官兵染有吸毒恶习，吃喝嫖赌，欺压人民，战斗力极差，往往不战自败、一击就溃，遇到日军谈虎变色、望风而逃。
9月29日，日军猛攻铁角岭阵地。203旅虽坚决抵抗，但旅长梁鉴堂阵亡，终未挽回败势，日军占领铁角岭卷。包括《传习录》、《朱子晚年定论》、《文录》、《别集》、，旋又攻占繁峙城。
阎锡山在沙河南的一个小村子里，召集前线将领会议，会议中间忽然接到平型关前线的紧急报告，说日军正向平型关南翼移动；接着又获悉反攻铁角岭、茹越口的方克猷军溃退代县。阎锡山见无法挽回局势，又深恐通往五台山的退路被切断，遂下令全线撤退，令各路大军向五台山、云中山、芦芽山之线转移，集中全力于忻县、忻口之间，以保卫太原。当夜，阎锡山直奔五台山。
山西形势危急，在阎锡山的强烈要求下，蒋介石于10月2日急令第一战区第十四集团军总司令卫立煌率4个半师从石家庄沿正太路星夜驰援山西，经太原转赴晋北对日作战。
阎锡山放弃平型关后，集结主力准备在忻口附近地区筑起保卫太原的最后一道防线。阎锡山严令王靖国的第十九军在崞县死守10天，姜玉贞的第196旅坚守原平镇，马延守的独立第7旅固守轩岗，阻滞敌军南进。傅作义的第三十五军在沙河附近与敌激战王守仁认为，情当顺乎“良知”，不著私意。清戴震正视情欲，掩护各部队逐次向新阵地转移，阎锡山由五台山回太原制定保卫太原的作战计划。
日军把侵占华北的攻势以山西作为突破口，以抢占太原，堵塞平汉路中国军队的西退之路，威胁河北左侧背，继而东进河北，实现平原会战，将国民党军队聚歼于黄河以北，日军统帅部急于攻克太原，以如期开始河北平原会战，遂于10月1日下令开始太原作战。
10月2日，日军步兵协同骑兵、装甲车向崞县、原平阵地发动进击，接连猛攻数日，都遇到中国守军的顽强抵抗。日军急进的企图受到阻止，且林彪师在平型关给日军以重创，使日军不敢冒进。是时，卫立煌的第十四集团军之第十四军李默庵部、第九军郝梦龄部已集结忻口，进入阵地。
忻口是入晋中的交通孔道和通向太原的北大门，称之为战略咽喉之地。阎锡山抽调第二战区总兵力的1A2，组成左、中、右3个兵团，在忻口以北布防。蒋介石命卫立煌为前敌总指挥，指挥部设在忻县。
日军在占领崞县、原平后，即以5万重兵开始向忻口正面阵地的中国守军猛攻，主攻方向是中国守军中央阵地的左侧，即忻口与云中山之间的川道。中国守军李仙洲师与敌接战，几经争夺，我南怀化阵地失守。卫立煌严令李部收复，收复南怀化战役虽未能取得成功，但中国军队的血战精神给敌以震慑，此后数日，在南怀化阵地的战斗仍十分激烈，形成拉锯战。
10月17日，日军分3路猛攻，阎锡山令骑兵军长赵承绶率部出阳方口，向广武方面活动，焚毁南桑于河大木桥，断敌之交通。令马延守独立旅同120师一个旅，袭击敌之右侧背；令卫立煌、傅作义整饬构筑忻县附近及石岭关各处工事，总预备队由卫立煌统一指挥。命朱德指挥第十八集团军（由八路军改编而成）向敌后进击，袭击日军的交通运输线和后方目标。并阻止敌增援部队，相机歼灭敌之退却部队。
18集团军贺龙师在10月18日袭击交通线，摧毁敌运输汽车500多辆，歼敌500多人，一度收复宁武和雁门关，给进攻忻口敌军的运输线造成很大困难。刘伯承师的先头团在10月19日夜袭日军严密戒备的阳明堡机场，烧毁日飞机24架，使急于夺取忻口的日军失去空中支援能力。林彪师在繁峙、蔚县、曲阳一带配合作战，收复这些城镇和平型关等重要隘口，切断了日军通往张家口、北平的交通线。
几天来，忻口正面阵地的战斗一直十分激烈。10月22日，日本华北方面军见忻口久攻不下，又调动萱岛联队增援，并改变突击方向，转攻大白水一线阵地，企图打开一条道路。阎锡山及时调整战线，加强兵力。日军向大白水阵地猛攻3天，虽然中国守军前沿阵地冲开了几处缺口，但很快就被我军反击，将缺口堵住，战斗又形成胶着状态。
忻口阵地中央兵团前敌总指挥是郝梦龄，辖第九军、第十军、第三十五军和第六十一军。战前，他召集4个军的营以上军官说：
“此次抗战是民族战争，胜则国存，败则国亡，人人都应抱定有我无敌、有敌无我的决心与敌拚杀，决不后退半步！敌人已经打到我们家里来了！是我们中国军人洒热血的时候了！”
郝梦龄出身在河北省一个农民家庭，14岁投入奉军，不久考入保定陆军学校，毕业后回奉军，由排长升为连长、营长、副团长。因参加郭松龄反张作霖战争，失败后转归冯玉祥的国民军。之后，郝梦龄历任团长、旅长、师长、副军长、军长。“剿共”时期，他曾两次申请解甲归田。抗战爆发，他数次请缨上前线杀敌。获准后便给妻儿留下遗嘱，来到前线。
郝梦龄指挥部队在忻口西北与日军展开激烈的拉锯战。日军在飞机、战车和重炮掩护下猛攻，郝军伤亡惨重，一个团的部队缩编为一个营。阵地几次易手，郝梦龄亲临第一线，在战斗激烈的322团阵地上指挥。该团连续激战多日，全团只剩下100余人，郝梦龄站在阵地上说：
“先前我们一个团守这个阵地，现在剩下100多人，还是守这个阵地，就是剩下一个人，也要守这个阵地。现在我同你们一起坚守这块阵地，决不后退。我若先退，你们不论是谁，都可以枪毙我！”
日军又疯狂进攻，郝梦龄从中弹的机枪手身旁端过机枪，向敌人扫射。官兵们见兵团总指挥如此，人人舍命死战，日军又溃。
10月16日，郝梦龄指挥7个旅从正南攻击敌军。他身先士卒，挥兵疾进，连克几个山头，当他急于前往独立第5旅前沿阵地指挥作战时，官兵们告诉他，前面有一段路是被日军火力封锁着的，十分危险，劝他写个书面命令，派人送去。
郝梦龄说：
“瓦罐不离井口破，大将难免阵前亡！”
说罢，便同54师师长刘家麒一起向前沿阵地奔去。在穿越日军火力封锁地段时，不幸中弹，壮烈牺牲。
同日，独立第5旅旅长郑廷珍部向敌人冲击，部队陷入敌人的重围之中。在战斗进行到最激烈的时刻，郑廷珍振臂高呼：“谁先为国死，准最光荣！”他率先冲入敌阵，与敌展开肉搏战，连续攻下几个山头，在混战中，郑廷珍不幸中弹身亡。
郝梦龄、刘家麟等灵柩运回武汉，武汉各界4000余人到车站迎接。武汉市下半旗致哀，武汉行营主任何成浚代表蒋介石主祭。蒋介石发表祭文。国民政府追赠郝梦龄为陆军上将，刘家麒、郑廷珍为陆军中将。
郝梦龄阵亡后，蒋介石命王靖国为中央兵团前敌总指挥。是时，左翼兵团前敌总指挥是李默庵，右翼兵团前敌总指挥是刘茂恩。
日军见忻口坚如磐石，前后近一个月的血战，日军用尽浑身解数，强攻仍不能奏效，乃改变方略，决定改从晋东方面进攻，调第20师团主力和第108师团、第109师团各一部，由川岸文三郎为最高指挥官，分成两路纵队，从保定沿正太路西进，直扑娘子关。
娘子关为晋东之要冲，阎锡山在此筑有窖洞式半永久性的工事和钢骨水泥永久性的火力点，是易守难攻之关隘。10月10日，第二战区副司令长官黄绍竑在娘子关设立指挥部。10月14日，阎锡山急调第3、第26、第27军和第22集团军、第18集团军林彪师、刘伯承师，沿正太路布防，迎击西犯的日军，固守娘子关。刘伯承师两次在七亘村设伏，毙敌400余人，给日军以痛击，使敌军不敢贸然深入，有力地支援娘子关一线的防御。
日军发起猛烈攻击。战至10月26日，中国守军娘子关阵地被打开了缺口。为防止后路被切断，中国军队开始撤退。
阳泉、寿阳失陷，日军逼近榆次。
阎锡山见忻口守不住，命傅作义撤到太原固守，在太原四周实行依城野战，阻敌前进。阎锡山又令卫立煌部在莱水、青龙镇、天门关一线占领阵地，俟敌接近一举歼灭之。
11月2日，阎锡山召集卫立煌、傅作义、杨爱源、朱绶光等高级将领开军事会议，部署固守太原的战术。他下令晋北方面的军队向太原附近阵地转移。当日晚间，晋北部队开始南撤。晋东方面的军队也奉阎锡山命令，向太原东南阵地转移。阎锡山又电令第18集团军朱德总司令，以主力牵制晋东方面之敌，并破坏交通，狙击敌人西进，以一部协同赵承绶部，极力迟滞日军南进，尔后进东关口西北地区，威胁敌人，掩护中国守军之左侧。
11月4日，阎锡山再次召开军事会议，黄绍竑、孙连仲来太原共商事宜。阎锡山同黄绍竑在固守太原问题上意见分歧，争吵不休，卫立煌也表示异议，会议不欢而散。阎锡山一怒之下，于当夜匆忙沿晋西公路退往交城。
黄绍竑、卫立煌不赞成阎锡山固守太原的战略方针，又见阎锡山临战先退，更为不满，于是，他们根本不服从阎锡山的部署。从晋北撤下来的中央军各部来到太原，均未进入既定的防守阵地，而是绕城南撤。
晋东方面，由于日军已逼近太原，预定防守太原城东的部队，有的未能及时到达阵地，有的虽已进入阵地，但却无斗志，一经接敌，即向南退去。在太原城北郊一线依城野战的，只有晋军王靖国、陈长捷部，在太原城西一带防守的是郭宗汾71师和独立第7、第8两旅。
11月5日，日军进攻太原城北阵地，守军迅即溃退。西线守军闻讯也即向南撤退。日本空军对太原进行轮番轰炸，太原城内一片火海。11月8日，日军从东、北、西三面进攻太原城，又向太原城内空降伞兵。傅作义虽率部抵抗，终难以挽回大局，至晚上9时，傅作义下令守城部队向石交镇方向撤退，太原失守。
忻口会战，歼灭日军近3万人。中国军队有10万之众血洒战场。
另一路日军沿津浦路推进，于8月中旬向中国守军第29军进攻，突破阵地，之后进攻沧州。此处守军是第3集团军，总司令是韩复榘。
韩复榘拥兵10万，他一心要作土皇帝，既不愿当蒋介石的驯服工具，也不想当日本的忠实奴仆，而是要利用蒋、日矛盾，在蒋、日夹缝间力图自保。韩复榘盘踞的山东，地处华北要冲。日本对山东的侵略由来已久，便设法对韩进行拉拢利诱，尔后利用同韩的特殊关系，加紧其侵略势力向山东渗透。
韩复榘同日本人拉拉扯扯，若即若离，一日，日驻济南领事西田向韩提出由日方开采胶济路侧的矿藏，要韩在合同上签字。韩觉得出卖矿藏，事关重大，怕引起国人反对，未敢答应，日领事便弄来了两个美貌的日本歌妓，安置在商埠一家日本妓馆里，当日晚间秘密邀请韩复榘去妓馆吃酒。韩复榘去妓馆，事过半夜未归。省府参议韩多峰担心韩在那里出事，急带人来到妓馆，见韩在两个妓女的陪伴下，喝得烂醉。韩多峰谎报道：
“南京来了十万火急的电报，立等复电，请主席赶快回去！”
说罢将韩架上汽车拉回去。
韩复榘同日本帝国主义相勾结，日本侵略势力乘机而入，日本先后在济南、青岛等地设立特务机关，进行各种间谍活动；又在济南、青岛、芝罘等地办有许多报纸；还办了许多工矿企业，榨取山东财富。日本多次诱韩宣布“独立”。
冯玉祥得知韩复榘同日本人打得火热，便写信给韩说：“复榘，惊闻你与日方打得火热，这是与民族不利，与民意不合的，现在全国都在注视山东，你可不能卖国当汉奸啊！吉鸿昌为抗日牺牲了生命，没有给我们西北军丢脸，他的英雄业绩可以留芳千古了。你应该向他学习。”
韩复榘看过信沉思良久。他觉得当“儿皇帝”不如当土皇帝自在，当了汉奸会被人唾骂，“七·七”事变后，日本人仍设法引诱韩“中立”。韩采取了断然措施，令日本领事馆人员及侨民撤走。
蒋介石把山东划为第五战区，负责津浦路南段苏、鲁方面作战。韩复榘的第三路军加上东北军于学忠的第五十一军和沈鸿烈的青岛守备队与第三舰队编为第三集团军。由韩复榘任总司令，于学忠、沈鸿烈任副司令，兵力10万余人。蒋令韩指挥山东军事，并承担黄河防务。1937年10月，蒋令李宗仁为第五战区司令长官，韩复榘为副司令长官。
韩复榘一向珍惜自己的实力，贪财苟安。他虽作出抗日姿态，但不真心抗日，只是在全国性抗战的影响下，与日妥协，势必孤立，只好以消极抗战而保存实力。
冯玉祥担任第六战区司令长官，于9月18日率鹿钟麟、石敬亭进驻冀鲁交界处之桑园，担任津浦线北段方面的作战。这时正是八路军林彪师在晋北平型关大捷之际，日军抽调平津兵力增援平型关，平、津日军兵力空虚，正是一举收复平、津的大好时机。
第六战区副司令长官是鹿钟麟，第六战区辖宋哲元，冯治安的第1集团军等部，蒋介石命韩复榘拨两个师归冯玉祥指挥。但韩对冯北上抗日，内心并不欢迎，他对冯又有戒备，对拨两个师归冯指挥更不甘心。
当冯北上经过济南时，没等冯开口，韩复榘便首先强调山东防力紧张，言下之意，他无力助冯，使冯碰了一个钉子。
冯玉祥又劝韩复榘坚持抗日。这时，张自忠将军由北平脱险后，经天津乘英国商船南下，由烟台登陆，来到济南。冯写信要求蒋介石让张自忠回部队代理59军军长。
日军矶谷师团沿津浦路东侧、中岛师团沿津浦路西侧，并驾南侵。宋哲元部虽奋力抵抗，但力不能支，节节败退下来。
冯玉祥命副司令长官鹿钟麟到前方和李文田、黄维岗、刘振三等，分4路从右翼抄敌后路，给敌人拦腰一击。津浦线正面则调韩复榘部一旅向北攻击，收复沧州并直捣平津。但这一仗只有鹿钟麟一路遵命令出击，其余各路均未完成任务。李文田和黄维岗只走了五六里路，李文田便说，不能再走了。蒋总司令不主张抗战，我们打胜了，他不喜欢。蒋介石果然任命李文田为军长。
津浦线上的军队大都是西北军旧部，蒋介石一面想利用冯对西北的旧关系，阻挡日军南下，另一面却又害怕冯重新掌握对旧部的指挥权。蒋命迎合他的肖振瀛为第一战区总参议，肖不去第一战区任职，却在第六战区跟冯捣乱。冯从南京出发前，肖即先行，一路宣扬：“拒绝冯玉祥，罢免张自忠，推倒宋哲元，拥护冯治安”，大肆挑拨离间。促使第六战区的军队不服从冯玉祥的指挥，使冯玉祥无法掌握实际的指挥权。
冯玉祥要求韩出两师兵力开到德州一带集中，支援前线作战。韩置若罔闻。蒋介石也命韩移师，增援德州，韩仍置之不理。因此，冯玉祥只好由桑园退守德州。后经两日激战，德州也于10月15日失陷。韩不仅不援冯，反而又下令保境安民，不准冯军入境，致使冯玉祥陷入困境。
德州失陷后，韩复榘沿老黄河右岸布防，与敌对峙一周。后来日军偷渡老黄河，韩复榘部则消极地退守徒骇河一线。
蒋介石命冯玉祥、韩复榘趁日军主力集中在山西方面而津浦线方面兵力薄弱的机会，以主力攻德州，并进击沧州，以牵制西线之敌。于是，冯玉祥乃指挥展书堂师和曹福林师等部自徒骇河一线向北反击。20日在平原激战，21日克德州、桑园，并一路北进，直指沧州、马厂。正在乘胜追击日军之际，韩复榘令展书堂等师撤回前线，遂使战局陷入逆境，刚刚获得的战果旋又丢失。这不仅使冯玉祥十分气愤，就连韩复榘的部队也非常不满，纷纷要求打日本，过黄河迎战。韩不但不理，反而还散布对冯的不满情绪，恶语中伤冯玉祥说：
“冯先生是光着屁股推磨，转圈丢人。”
由于蒋介石和韩复榘等人对冯抗战拆台，招致冯的失败。蒋介石将冯调到平汉线。冯玉祥先到郑州，后到新乡，以后又接蒋的电报回南京参加国防会议。冯到南京后即被蒋免职，第六战区随之被取消。
由于韩复榘的消极抗战，日军很快逼进黄河北岸，并占据鹊山，向济南打炮。但是日本进抵黄河北岸后，并未马上渡过黄河，而是按兵不动。一直到12月23日，日军与韩军竟隔河对峙一个多月。
日军不渡河，韩军也不过河迎战，其中的奥妙是：日方仍对韩抱有幻想，总希望韩出来当汉奸。所以兵临城下，又不攻城，以给韩留有考虑余地，逼其就范；韩复榘是出自保存自己实力，另有图谋的想法。
日本兵占领上海后，分兵三路向南京进击。一路沿京沪铁路北进；一路经苏州、金坛向西进；一路沿太湖南岸进击。
由于蒋介石在上海战区战战停停，停停战战，未抓紧有利时机歼灭敌人，且朝令夕改，造成混乱。国民党军队在上海至南京之间，既不能组织逐次抵抗迟滞敌人的进攻，又无鲜明的退却目标，因而各自为政，拼命西奔，致使敌人如入无人之境，很快就进抵南京附近。
战局直转直下，迫使蒋介石急于解决南京的防守问题。他在11月中旬连续召开3次幕僚会议。
第一次幕僚会议只有何应钦、白崇禧、徐永昌、刘斐参加。那大本营作战厅长刘斐道：
“日寇利用它在上海取胜后的有利形势，依仗其海陆空军和重装备的优势，进攻南京，则南京将处在被敌即将包围之时。我军在上海会战中损失太大，又经过混乱的长途退却，已无战斗力，非在后方进行较长时间的补充整训，不能恢复战斗力。在这种情况下，南京是守不住的。我军应避免在抗战初期与强敌进行决战，更不应在一城一地的得失上争胜负，而要从全盘战略着眼，同日寇展开全面而持久的战争。拖到日寇对占领我国的每个县都要出一个连，甚至一个营的兵力来防守战地，即使日寇在战术上有某些胜利，但在整个战争上它就非垮台不可。但南京是我国首都，不做任何抵抗就放弃，当然不可。做象征性的防守，适当抵抗后即主动撤退。”
白崇禧、何应钦、徐永昌表示赞成刘斐的意见。蒋介石也说刘斐的意见很对。因此，刘斐的意见便作为当时的作战方针。
第二次高级幕僚会议参加人增加了唐生智、谷正伦等，唐生智持有异议，他说：
“南京是中国的首都，为国际观瞻所系，又是孙总理陵墓所在，如果放弃南京将何以对总理在天之灵？因此，非死守不可。”
蒋介石模棱两可地说：“孟潇的意见很对，值得考虑，我们再研究研究吧！”
占领大同后南下至怀仁的日军突然转向东南，猛攻刘茂恩军防守的茹越口，刘茂恩军溃败，日军占领茹越口。阎锡山从岭口赴大营督战。
阎锡山虽说手中有数十万军队，但那些军队大多军纪败坏，不少官兵染有吸毒恶习，吃喝嫖赌，欺压人民，战斗力极差，往往不战自败、一击就溃，遇到日军谈虎变色、望风而逃。
9月29日，日军猛攻铁角岭阵地。203旅虽坚决抵抗，但旅长梁鉴堂阵亡，终未挽回败势，日军占领铁角岭卷。包括《传习录》、《朱子晚年定论》、《文录》、《别集》、，旋又攻占繁峙城。
阎锡山在沙河南的一个小村子里，召集前线将领会议，会议中间忽然接到平型关前线的紧急报告，说日军正向平型关南翼移动；接着又获悉反攻铁角岭、茹越口的方克猷军溃退代县。阎锡山见无法挽回局势，又深恐通往五台山的退路被切断，遂下令全线撤退，令各路大军向五台山、云中山、芦芽山之线转移，集中全力于忻县、忻口之间，以保卫太原。当夜，阎锡山直奔五台山。
山西形势危急，在阎锡山的强烈要求下，蒋介石于10月2日急令第一战区第十四集团军总司令卫立煌率4个半师从石家庄沿正太路星夜驰援山西，经太原转赴晋北对日作战。
阎锡山放弃平型关后，集结主力准备在忻口附近地区筑起保卫太原的最后一道防线。阎锡山严令王靖国的第十九军在崞县死守10天，姜玉贞的第196旅坚守原平镇，马延守的独立第7旅固守轩岗，阻滞敌军南进。傅作义的第三十五军在沙河附近与敌激战王守仁认为，情当顺乎“良知”，不著私意。清戴震正视情欲，掩护各部队逐次向新阵地转移，阎锡山由五台山回太原制定保卫太原的作战计划。
日军把侵占华北的攻势以山西作为突破口，以抢占太原，堵塞平汉路中国军队的西退之路，威胁河北左侧背，继而东进河北，实现平原会战，将国民党军队聚歼于黄河以北，日军统帅部急于攻克太原，以如期开始河北平原会战，遂于10月1日下令开始太原作战。
10月2日，日军步兵协同骑兵、装甲车向崞县、原平阵地发动进击，接连猛攻数日，都遇到中国守军的顽强抵抗。日军急进的企图受到阻止，且林彪师在平型关给日军以重创，使日军不敢冒进。是时，卫立煌的第十四集团军之第十四军李默庵部、第九军郝梦龄部已集结忻口，进入阵地。
忻口是入晋中的交通孔道和通向太原的北大门，称之为战略咽喉之地。阎锡山抽调第二战区总兵力的1A2，组成左、中、右3个兵团，在忻口以北布防。蒋介石命卫立煌为前敌总指挥，指挥部设在忻县。
日军在占领崞县、原平后，即以5万重兵开始向忻口正面阵地的中国守军猛攻，主攻方向是中国守军中央阵地的左侧，即忻口与云中山之间的川道。中国守军李仙洲师与敌接战，几经争夺，我南怀化阵地失守。卫立煌严令李部收复，收复南怀化战役虽未能取得成功，但中国军队的血战精神给敌以震慑，此后数日，在南怀化阵地的战斗仍十分激烈，形成拉锯战。
10月17日，日军分3路猛攻，阎锡山令骑兵军长赵承绶率部出阳方口，向广武方面活动，焚毁南桑于河大木桥，断敌之交通。令马延守独立旅同120师一个旅，袭击敌之右侧背；令卫立煌、傅作义整饬构筑忻县附近及石岭关各处工事，总预备队由卫立煌统一指挥。命朱德指挥第十八集团军（由八路军改编而成）向敌后进击，袭击日军的交通运输线和后方目标。并阻止敌增援部队，相机歼灭敌之退却部队。
18集团军贺龙师在10月18日袭击交通线，摧毁敌运输汽车500多辆，歼敌500多人，一度收复宁武和雁门关，给进攻忻口敌军的运输线造成很大困难。刘伯承师的先头团在10月19日夜袭日军严密戒备的阳明堡机场，烧毁日飞机24架，使急于夺取忻口的日军失去空中支援能力。林彪师在繁峙、蔚县、曲阳一带配合作战，收复这些城镇和平型关等重要隘口，切断了日军通往张家口、北平的交通线。
几天来，忻口正面阵地的战斗一直十分激烈。10月22日，日本华北方面军见忻口久攻不下，又调动萱岛联队增援，并改变突击方向，转攻大白水一线阵地，企图打开一条道路。阎锡山及时调整战线，加强兵力。日军向大白水阵地猛攻3天，虽然中国守军前沿阵地冲开了几处缺口，但很快就被我军反击，将缺口堵住，战斗又形成胶着状态。
忻口阵地中央兵团前敌总指挥是郝梦龄，辖第九军、第十军、第三十五军和第六十一军。战前，他召集4个军的营以上军官说：
“此次抗战是民族战争，胜则国存，败则国亡，人人都应抱定有我无敌、有敌无我的决心与敌拚杀，决不后退半步！敌人已经打到我们家里来了！是我们中国军人洒热血的时候了！”
郝梦龄出身在河北省一个农民家庭，14岁投入奉军，不久考入保定陆军学校，毕业后回奉军，由排长升为连长、营长、副团长。因参加郭松龄反张作霖战争，失败后转归冯玉祥的国民军。之后，郝梦龄历任团长、旅长、师长、副军长、军长。“剿共”时期，他曾两次申请解甲归田。抗战爆发，他数次请缨上前线杀敌。获准后便给妻儿留下遗嘱，来到前线。
郝梦龄指挥部队在忻口西北与日军展开激烈的拉锯战。日军在飞机、战车和重炮掩护下猛攻，郝军伤亡惨重，一个团的部队缩编为一个营。阵地几次易手，郝梦龄亲临第一线，在战斗激烈的322团阵地上指挥。该团连续激战多日，全团只剩下100余人，郝梦龄站在阵地上说：
“先前我们一个团守这个阵地，现在剩下100多人，还是守这个阵地，就是剩下一个人，也要守这个阵地。现在我同你们一起坚守这块阵地，决不后退。我若先退，你们不论是谁，都可以枪毙我！”
日军又疯狂进攻，郝梦龄从中弹的机枪手身旁端过机枪，向敌人扫射。官兵们见兵团总指挥如此，人人舍命死战，日军又溃。
10月16日，郝梦龄指挥7个旅从正南攻击敌军。他身先士卒，挥兵疾进，连克几个山头，当他急于前往独立第5旅前沿阵地指挥作战时，官兵们告诉他，前面有一段路是被日军火力封锁着的，十分危险，劝他写个书面命令，派人送去。
郝梦龄说：
“瓦罐不离井口破，大将难免阵前亡！”
说罢，便同54师师长刘家麒一起向前沿阵地奔去。在穿越日军火力封锁地段时，不幸中弹，壮烈牺牲。
同日，独立第5旅旅长郑廷珍部向敌人冲击，部队陷入敌人的重围之中。在战斗进行到最激烈的时刻，郑廷珍振臂高呼：“谁先为国死，准最光荣！”他率先冲入敌阵，与敌展开肉搏战，连续攻下几个山头，在混战中，郑廷珍不幸中弹身亡。
郝梦龄、刘家麟等灵柩运回武汉，武汉各界4000余人到车站迎接。武汉市下半旗致哀，武汉行营主任何成浚代表蒋介石主祭。蒋介石发表祭文。国民政府追赠郝梦龄为陆军上将，刘家麒、郑廷珍为陆军中将。
郝梦龄阵亡后，蒋介石命王靖国为中央兵团前敌总指挥。是时，左翼兵团前敌总指挥是李默庵，右翼兵团前敌总指挥是刘茂恩。
日军见忻口坚如磐石，前后近一个月的血战，日军用尽浑身解数，强攻仍不能奏效，乃改变方略，决定改从晋东方面进攻，调第20师团主力和第108师团、第109师团各一部，由川岸文三郎为最高指挥官，分成两路纵队，从保定沿正太路西进，直扑娘子关。
娘子关为晋东之要冲，阎锡山在此筑有窖洞式半永久性的工事和钢骨水泥永久性的火力点，是易守难攻之关隘。10月10日，第二战区副司令长官黄绍竑在娘子关设立指挥部。10月14日，阎锡山急调第3、第26、第27军和第22集团军、第18集团军林彪师、刘伯承师，沿正太路布防，迎击西犯的日军，固守娘子关。刘伯承师两次在七亘村设伏，毙敌400余人，给日军以痛击，使敌军不敢贸然深入，有力地支援娘子关一线的防御。
日军发起猛烈攻击。战至10月26日，中国守军娘子关阵地被打开了缺口。为防止后路被切断，中国军队开始撤退。
阳泉、寿阳失陷，日军逼近榆次。
阎锡山见忻口守不住，命傅作义撤到太原固守，在太原四周实行依城野战，阻敌前进。阎锡山又令卫立煌部在莱水、青龙镇、天门关一线占领阵地，俟敌接近一举歼灭之。
11月2日，阎锡山召集卫立煌、傅作义、杨爱源、朱绶光等高级将领开军事会议，部署固守太原的战术。他下令晋北方面的军队向太原附近阵地转移。当日晚间，晋北部队开始南撤。晋东方面的军队也奉阎锡山命令，向太原东南阵地转移。阎锡山又电令第18集团军朱德总司令，以主力牵制晋东方面之敌，并破坏交通，狙击敌人西进，以一部协同赵承绶部，极力迟滞日军南进，尔后进东关口西北地区，威胁敌人，掩护中国守军之左侧。
11月4日，阎锡山再次召开军事会议，黄绍竑、孙连仲来太原共商事宜。阎锡山同黄绍竑在固守太原问题上意见分歧，争吵不休，卫立煌也表示异议，会议不欢而散。阎锡山一怒之下，于当夜匆忙沿晋西公路退往交城。
黄绍竑、卫立煌不赞成阎锡山固守太原的战略方针，又见阎锡山临战先退，更为不满，于是，他们根本不服从阎锡山的部署。从晋北撤下来的中央军各部来到太原，均未进入既定的防守阵地，而是绕城南撤。
晋东方面，由于日军已逼近太原，预定防守太原城东的部队，有的未能及时到达阵地，有的虽已进入阵地，但却无斗志，一经接敌，即向南退去。在太原城北郊一线依城野战的，只有晋军王靖国、陈长捷部，在太原城西一带防守的是郭宗汾71师和独立第7、第8两旅。
11月5日，日军进攻太原城北阵地，守军迅即溃退。西线守军闻讯也即向南撤退。日本空军对太原进行轮番轰炸，太原城内一片火海。11月8日，日军从东、北、西三面进攻太原城，又向太原城内空降伞兵。傅作义虽率部抵抗，终难以挽回大局，至晚上9时，傅作义下令守城部队向石交镇方向撤退，太原失守。
忻口会战，歼灭日军近3万人。中国军队有10万之众血洒战场。
另一路日军沿津浦路推进，于8月中旬向中国守军第29军进攻，突破阵地，之后进攻沧州。此处守军是第3集团军，总司令是韩复榘。
韩复榘拥兵10万，他一心要作土皇帝，既不愿当蒋介石的驯服工具，也不想当日本的忠实奴仆，而是要利用蒋、日矛盾，在蒋、日夹缝间力图自保。韩复榘盘踞的山东，地处华北要冲。日本对山东的侵略由来已久，便设法对韩进行拉拢利诱，尔后利用同韩的特殊关系，加紧其侵略势力向山东渗透。
韩复榘同日本人拉拉扯扯，若即若离，一日，日驻济南领事西田向韩提出由日方开采胶济路侧的矿藏，要韩在合同上签字。韩觉得出卖矿藏，事关重大，怕引起国人反对，未敢答应，日领事便弄来了两个美貌的日本歌妓，安置在商埠一家日本妓馆里，当日晚间秘密邀请韩复榘去妓馆吃酒。韩复榘去妓馆，事过半夜未归。省府参议韩多峰担心韩在那里出事，急带人来到妓馆，见韩在两个妓女的陪伴下，喝得烂醉。韩多峰谎报道：
“南京来了十万火急的电报，立等复电，请主席赶快回去！”
说罢将韩架上汽车拉回去。
韩复榘同日本帝国主义相勾结，日本侵略势力乘机而入，日本先后在济南、青岛等地设立特务机关，进行各种间谍活动；又在济南、青岛、芝罘等地办有许多报纸；还办了许多工矿企业，榨取山东财富。日本多次诱韩宣布“独立”。
冯玉祥得知韩复榘同日本人打得火热，便写信给韩说：“复榘，惊闻你与日方打得火热，这是与民族不利，与民意不合的，现在全国都在注视山东，你可不能卖国当汉奸啊！吉鸿昌为抗日牺牲了生命，没有给我们西北军丢脸，他的英雄业绩可以留芳千古了。你应该向他学习。”
韩复榘看过信沉思良久。他觉得当“儿皇帝”不如当土皇帝自在，当了汉奸会被人唾骂，“七·七”事变后，日本人仍设法引诱韩“中立”。韩采取了断然措施，令日本领事馆人员及侨民撤走。
蒋介石把山东划为第五战区，负责津浦路南段苏、鲁方面作战。韩复榘的第三路军加上东北军于学忠的第五十一军和沈鸿烈的青岛守备队与第三舰队编为第三集团军。由韩复榘任总司令，于学忠、沈鸿烈任副司令，兵力10万余人。蒋令韩指挥山东军事，并承担黄河防务。1937年10月，蒋令李宗仁为第五战区司令长官，韩复榘为副司令长官。
韩复榘一向珍惜自己的实力，贪财苟安。他虽作出抗日姿态，但不真心抗日，只是在全国性抗战的影响下，与日妥协，势必孤立，只好以消极抗战而保存实力。
冯玉祥担任第六战区司令长官，于9月18日率鹿钟麟、石敬亭进驻冀鲁交界处之桑园，担任津浦线北段方面的作战。这时正是八路军林彪师在晋北平型关大捷之际，日军抽调平津兵力增援平型关，平、津日军兵力空虚，正是一举收复平、津的大好时机。
第六战区副司令长官是鹿钟麟，第六战区辖宋哲元，冯治安的第1集团军等部，蒋介石命韩复榘拨两个师归冯玉祥指挥。但韩对冯北上抗日，内心并不欢迎，他对冯又有戒备，对拨两个师归冯指挥更不甘心。
当冯北上经过济南时，没等冯开口，韩复榘便首先强调山东防力紧张，言下之意，他无力助冯，使冯碰了一个钉子。
冯玉祥又劝韩复榘坚持抗日。这时，张自忠将军由北平脱险后，经天津乘英国商船南下，由烟台登陆，来到济南。冯写信要求蒋介石让张自忠回部队代理59军军长。
日军矶谷师团沿津浦路东侧、中岛师团沿津浦路西侧，并驾南侵。宋哲元部虽奋力抵抗，但力不能支，节节败退下来。
冯玉祥命副司令长官鹿钟麟到前方和李文田、黄维岗、刘振三等，分4路从右翼抄敌后路，给敌人拦腰一击。津浦线正面则调韩复榘部一旅向北攻击，收复沧州并直捣平津。但这一仗只有鹿钟麟一路遵命令出击，其余各路均未完成任务。李文田和黄维岗只走了五六里路，李文田便说，不能再走了。蒋总司令不主张抗战，我们打胜了，他不喜欢。蒋介石果然任命李文田为军长。
津浦线上的军队大都是西北军旧部，蒋介石一面想利用冯对西北的旧关系，阻挡日军南下，另一面却又害怕冯重新掌握对旧部的指挥权。蒋命迎合他的肖振瀛为第一战区总参议，肖不去第一战区任职，却在第六战区跟冯捣乱。冯从南京出发前，肖即先行，一路宣扬：“拒绝冯玉祥，罢免张自忠，推倒宋哲元，拥护冯治安”，大肆挑拨离间。促使第六战区的军队不服从冯玉祥的指挥，使冯玉祥无法掌握实际的指挥权。
冯玉祥要求韩出两师兵力开到德州一带集中，支援前线作战。韩置若罔闻。蒋介石也命韩移师，增援德州，韩仍置之不理。因此，冯玉祥只好由桑园退守德州。后经两日激战，德州也于10月15日失陷。韩不仅不援冯，反而又下令保境安民，不准冯军入境，致使冯玉祥陷入困境。
德州失陷后，韩复榘沿老黄河右岸布防，与敌对峙一周。后来日军偷渡老黄河，韩复榘部则消极地退守徒骇河一线。
蒋介石命冯玉祥、韩复榘趁日军主力集中在山西方面而津浦线方面兵力薄弱的机会，以主力攻德州，并进击沧州，以牵制西线之敌。于是，冯玉祥乃指挥展书堂师和曹福林师等部自徒骇河一线向北反击。20日在平原激战，21日克德州、桑园，并一路北进，直指沧州、马厂。正在乘胜追击日军之际，韩复榘令展书堂等师撤回前线，遂使战局陷入逆境，刚刚获得的战果旋又丢失。这不仅使冯玉祥十分气愤，就连韩复榘的部队也非常不满，纷纷要求打日本，过黄河迎战。韩不但不理，反而还散布对冯的不满情绪，恶语中伤冯玉祥说：
“冯先生是光着屁股推磨，转圈丢人。”
由于蒋介石和韩复榘等人对冯抗战拆台，招致冯的失败。蒋介石将冯调到平汉线。冯玉祥先到郑州，后到新乡，以后又接蒋的电报回南京参加国防会议。冯到南京后即被蒋免职，第六战区随之被取消。
由于韩复榘的消极抗战，日军很快逼进黄河北岸，并占据鹊山，向济南打炮。但是日本进抵黄河北岸后，并未马上渡过黄河，而是按兵不动。一直到12月23日，日军与韩军竟隔河对峙一个多月。
日军不渡河，韩军也不过河迎战，其中的奥妙是：日方仍对韩抱有幻想，总希望韩出来当汉奸。所以兵临城下，又不攻城，以给韩留有考虑余地，逼其就范；韩复榘是出自保存自己实力，另有图谋的想法。
日本兵占领上海后，分兵三路向南京进击。一路沿京沪铁路北进；一路经苏州、金坛向西进；一路沿太湖南岸进击。
由于蒋介石在上海战区战战停停，停停战战，未抓紧有利时机歼灭敌人，且朝令夕改，造成混乱。国民党军队在上海至南京之间，既不能组织逐次抵抗迟滞敌人的进攻，又无鲜明的退却目标，因而各自为政，拼命西奔，致使敌人如入无人之境，很快就进抵南京附近。
战局直转直下，迫使蒋介石急于解决南京的防守问题。他在11月中旬连续召开3次幕僚会议。
第一次幕僚会议只有何应钦、白崇禧、徐永昌、刘斐参加。那大本营作战厅长刘斐道：
“日寇利用它在上海取胜后的有利形势，依仗其海陆空军和重装备的优势，进攻南京，则南京将处在被敌即将包围之时。我军在上海会战中损失太大，又经过混乱的长途退却，已无战斗力，非在后方进行较长时间的补充整训，不能恢复战斗力。在这种情况下，南京是守不住的。我军应避免在抗战初期与强敌进行决战，更不应在一城一地的得失上争胜负，而要从全盘战略着眼，同日寇展开全面而持久的战争。拖到日寇对占领我国的每个县都要出一个连，甚至一个营的兵力来防守战地，即使日寇在战术上有某些胜利，但在整个战争上它就非垮台不可。但南京是我国首都，不做任何抵抗就放弃，当然不可。做象征性的防守，适当抵抗后即主动撤退。”
白崇禧、何应钦、徐永昌表示赞成刘斐的意见。蒋介石也说刘斐的意见很对。因此，刘斐的意见便作为当时的作战方针。
第二次高级幕僚会议参加人增加了唐生智、谷正伦等，唐生智持有异议，他说：
“南京是中国的首都，为国际观瞻所系，又是孙总理陵墓所在，如果放弃南京将何以对总理在天之灵？因此，非死守不可。”
蒋介石模棱两可地说：“孟潇的意见很对，值得考虑，我们再研究研究吧！”
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