早在1月12日前，晋北前线敌我双方已经各自完成了忻口会战的相关军事部署。

日军方面，以混成第第2旅团约6000余人，担任二线守备，守卫平绥路运输线和各军事要点，防备西北军可能从集宁一线的反扑。在忻口前线为第26师团约1.5万人；中国驻屯军山下奉文旅团约6000余人、中村支队约3000余人，日军总兵力计2.5万余。攻击阵地设于解村、平地泉、王家庄、永兴村4点之间地区；前线指挥所设于泥沟，并设有临时机场；第26师团司令部置于原平镇。身在大同的香月清司中将决定采用两路迂回战术，以中国驻屯军山下奉文旅团和木村支队为右翼，主攻大白水一线阵地；第26师团为左翼，主攻忻口岭之河南村一线阵地。

中国方面，各路大军相继到达忻口既设阵地，并于1月11日晚完成战前准备。12日，阎锡山又命傅作义率预备集团军之第第3旅等部开赴忻口，加入中央集团军作战。这样，忻口前线总兵力达10个步兵师又15个步兵旅并3个骑兵师在内约15万人。

此时，阎锡山根据对日军的侦察，调整部署，将中央集团军分为第第72师等部组成右翼兵团，由冯治安指挥；以杨澄源第第第61军等部组成中央兵团，由傅作义指挥；以孙楚第第71师、续儒林新编11旅等部组成左翼兵团，由孙楚指挥；以杨爱源为前敌总司令，统一指挥3个兵团作战。前线指挥所设于忻口公路西侧9号（国防工事编号）石窑。

1月13拂晓，日军以中央突破的战法，向忻口发动全线攻击。一时间，硝烟弥漫，黄尘蔽日，一场鏖战迅速展开。日寇先以飞机30余架、战车50余辆、火炮40余门掩护步兵5000余人，猛攻中央兵团南怀化与左翼兵团阎庄阵地。激战2小时许，南怀化阵地工事被毁，守军伤亡过巨。日军突破阵地，并攻占南怀化东北的制高点第第71师各一部协同夹击日军。傅作义当即率增援的于镇河新编独立第第第7旅各一部反攻，激战至夜，终于将突入南怀化之日军一部包围歼灭。

1月14日，日军增兵后在空军支援下，再度攻击南怀化，并同时向我阵地左右两翼攻击。中央地区守军与敌展开激烈的争夺战，山头失而复得数次，战况甚为惨烈，甚至亲临第一线督战的新编独立第4旅旅长于镇河也中弹负伤。下午1时，日军增兵3000余人，并以飞机30余架、战车30余辆、炮数十门相支援，南怀化阵地又被攻陷。

同日，右翼兵团第77军与日军2000余人交火，激战至暮，将敌压迫于滹沱河东岸至灵山脚下一带。也在这一天，日军又以第第68师部681团渐感不支。奉命袭击日军前线指挥所所在地旧河北村的第第218旅，恰好推进至下王庄，旅长鲁英麟见第第第420团攻击弓家庄（下王庄西约4里处）以便瞰制从北面来犯之日军。第420团遂于夜间向敌发起突然袭击，激战数小时，将其攻克。第二天清晨日军步兵千余人在15架飞机、20余门炮、10辆战车的协同下，向下王庄至弓家庄一线反击，被顽强抗击的守军击溃，战斗中鲁英麟旅长不幸左臂负伤。

左翼兵团第71师在克复右翼阵地旧练庄的同时，其左翼阵地大白水即遭到日军第71师随即抽调1个团兵力增援阻敌，日军也随之增援对战，双方再度形成对峙焦灼的状态。

阎锡山得知中央兵团丢失1200高地，忻口正面前沿阵地被日军突破，十分焦急。因为南怀化所处的1200高地为中央兵团阵地的制高点，一旦该高地被敌所占，我方阵地正侧两面均受其瞰制，威胁甚大。日军由此还可以不时引导飞机投掷重磅炸弹，俯冲扫射，或引导重炮、山炮、野炮向我阵地猛轰。所以，阎锡山一再严令杨爱源立即抽兵反击，并再三催促已出发的晋军，兼程火速北进，以图收复失地，并且阎锡山依据重赏之下必有勇夫的惯例，提出若能拿回1200高地者，赏大洋50万元的巨额赏格。

杨爱源受命之后，为了挽回战局，决定抽调5个旅的兵力，从三面向1200高地实施反攻，并于当晚率方克猷独立第2旅至忻口督战。鉴于忻口附近部队庞杂，指挥系统不一，易误机宜，杨爱源遂令陈长捷指挥第第第5旅，负责肃清南怀化之敌；又令傅作义指挥忻口正面吕瑞英第第第209旅各部。为配合前线的反击，阎锡山还命在神池、五台间活动的赵承绶、郑大章之骑兵部队，向朔县、崞县、繁峙等地出击，分别截袭日军后方，牵制日军的后续部队。

然而未等中**队实施反击，已锲入南怀化东南高地的日军，自15日拂晓起，以炽盛炮火向官村以南阵地及1300高地一带阵地猛攻，并以步兵1000余分三路进犯，以图扩大战果。守军第101师官兵沉着应战，激战至午，毙敌甚多。下午，日军复集中炮火，以全力向左翼阵地轰击，炮火之烈，前所未有，将阵地完全击毁，守兵一连全部殉国。我守军誓与阵地共存亡，全部出击，先后打退日寇7次进攻，坚守原阵地与敌对峙。而右翼兵团第19军向桃园村、北郭下村之线进攻，与日军木村支队所属1000余人激战竟日，未能有一丝进展。左翼兵团第第66师与日军主力约七八千人，激战一昼夜，往复进攻，敌我伤亡惨重，结果也打成了对峙之势。

15日晚，阎锡山获悉忻口正面日军以300余辆汽车运来援兵10000余，益感中央集团军兵力不足，遂再次急电西北要求派遣援军，并在未得到兰州答复的情况下越过李过调用截留当初曾经嗤之以鼻的川军邓锡侯部两个军加入忻口正面战场。对此李过深感不满，官司打到了兰州，戴季良亲自致电安抚，并同意再调第202师（缺师属重炮营）入晋协防娘子关一线，李过这才作罢。

1月16日拂晓，滹沱河左岸至灵山脚下一带日军，增至三四千人，在炮兵支援下向我右翼兵团灵山、1263主峰攻击。阎锡山急电孙楚，令其集结兵力，收复灵山，以免影响战局。孙楚于是严督所部拼死抵抗，激战至傍晚终于将进犯之敌击退。

当日，左翼兵团亦激战整日，中日双方均无进展。

忻口正面，鲁英麟第218旅由弓家庄向南怀化敌之侧背攻击，相继攻占旧河北村与南怀化北端河岸，但因孤军伸入，三面受敌，被迫退回。是时，日机10余架，协同南怀化日军一部一再进击。晋军正面主力亦向日军不断施行反击，双方在南怀化再次展开激烈的争夺战，战况空前激烈达到白热化程度。第第73师师长刘奉滨两人身先士卒，躬督所部，晋军上下士气大振，连克数个山头，歼敌甚多。正值战斗进行到扭转战局的关键时刻，日军施放毒气，导致两人相继负伤，一时间晋军指挥中断，攻势当即受沮。至此，反攻南怀化的战斗失利。中央兵团因连日血战，损失惨重，兵力日趋不足，遂于17日转攻为守。

为了挽回战局，阎锡山并参与会战的晋军将领三十四人再次致电西北，陈述前线部队消耗过巨，请迅速筹划增兵。对此，西北不得不调动之前加强给第六军的第第243师开赴咸同一线待命，并抽调潼关一线的第第244师组成谢道长集群日夜兼程驰援晋北。

此时，塘沽日军总兵站被炸的后果逐渐显现，日军在张垣的兵站物资逐渐缺乏，加之雁门后方交通时常遭到晋军骑兵赵承绶部和第第1师的骚扰和截断，粮秣补给极感困难，不得不向当地百姓征收杂粮充饥。但粮秣可以就地解决，弹药却不能无中生有，凭空而来，日军不得不缩降低了炮击的频率和烈度，这又使杨爱源看到战局出现转机的希望之光，于是决定乘日军后援未到的情况下，围歼忻口之敌。他一面令中央地区各部队全力抵抗，力图规复南怀化突破口；令左右两翼全线以小部队深入敌后方，袭敌侧背。一面再次电请西北“倘能立派有力部队3师参加晋北作战，则此残敌众可指日消灭”。

1月24日，重新整顿过的忻口防线守军各以一部出击，袭扰敌军。而日军因得到（第第132联队联队长海老名荣一大佐统率的海老支队的增援，亦向中方发起攻击，双方激战，但均无进展。1月25日，阎锡山又电西北：“顷闻寺内寿一所率援军即将陆续到达，倘即刻不能运用内线有利条件，万一援军到达，前途殊感棘手。务予严厉指派、增加部队三四师先歼此敌，再行转击晋东之敌。再迟即无法挽救。”

1月26日，日军约5000余人，集中炮空力量猛攻我左翼朦滕村北侧及西北高地主阵地，中午过后，第第71师守兵牺牲殆尽，各该高地遂为敌陷。日暮后，左翼兵团于所部各师各旅中抽一部敢死队实施反击，血战竟夜，冲锋10余次，卒将该山头恢复。这一天。在右翼，日军新增两个大队，猛攻灵山及南郭下村以南阵地，后将东西荣华夺去。而正面之敌，几度进攻，均被我军击退。于是，日军改变进攻方式，于接近我阵地四五百米线上，乃停止进攻，就地筑起阵地，逐步进逼，并且以飞机在白天对我阵地轰炸，制压我炮兵的反击，掩护其步兵、工兵的对壕作业，直到入夜始行沉寂，翌日又复进行。

为了破坏敌人的坑道攻击法，守军乃组织小突击队，于夜间潜出，用**包塞进敌阵和坑道掘进口予以破坏，并出敌不意进行夜袭，不断有所奏效。

1月27日，敌一度增兵2000人，采用坑道攻击法向中国阵地迫近，中方各部用对壕前进及小部侧击的方法对付日军。在对坑近战的同时，我炮兵改变战法，白天暂匿于石窑洞里躲避敌机轰炸，黄昏后进入不断变换的放列线，对南怀化和泥河一带敌炮兵群与机场予以突然的猛轰，迫使敌将机场撤到原平镇。。。。。。

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