日军攻占盂县寿阳之后，十万大军兵分三路，一路由盂县向太原北门户阳曲进攻。一路则是从寿阳西进，直接攻打太原。最后一路是由寿阳南进，攻打晋中。十万大军来势汹汹，一时间山西高原战云密布。
日军的行动很迅速，进攻也很是犀利。尽管第二战区也调集了大军前来阻击，但是效果微乎其微，仅仅两天的时间杨爱源的第六集团军便伤亡过半，晋中、阳曲失守。
日军攻占晋中和阳曲之后，立即分兵一路攻打清徐，然后三路大军合围太原。阎锡山急忙调手下第一守将傅作义回太原担任太原卫戍司令，负责保卫太原的作战指挥，而他自己则是带着二战区长官部的大批军官以及机关后勤紧急撤往吕梁，以防万一。
由于日军保密措施做的极其严密，事先二战区一点风声也没有得到，再加上日军有大批的特种部队参战，二战区的多个师旅级的指挥部在短时间内连续遭到日军的偷袭，损失了大批的中高级军官，一时间被日军打得溃不成军。
自知单凭二战区一己之力根本无力应对十万武装到牙齿的日军，阎老西一边向武汉行营求援，一边则是给陈锋所部发报，请求第八战区赶紧来援。
武汉行营接到二战区长官部发来的求援电报之后立即给二战区副司令长官卫立煌发电询问详情，得知情况确实很危急，日军随时可能对太原城发动进攻，而以太原区区不到两个师的守军根本就守不住太原，如果没有援兵的话日军很快就会攻占晋中大部，二战区很可能会被拦腰截断。
然而老蒋这段时间也是焦头烂额的，华中地区的日军步步紧逼，第二次武汉会战一触即发，第九战区和第五战区的部队全部被调到了武汉周边，以应对日军随时可能发起的进攻。
而第一战区的部队也要应付华北方面军第12军，兰封一线的守军频频遭到日军的sāo扰，按照军政部和国防部的推断，日军很可能会在武汉会战的同时对第一战区发动进攻，然后从河南南部夹击武汉，所以第一战区的部队也不能
