1937年8月28日，阎锡山设第二战区司令长官部行营于代县雁门关东太和岭口，部署和指挥与日军的大同会战。9月13日大同失陷后，日军主力由冀晋边境的天镇、广灵向平型关扑来，企图抄袭雁门关后方，晋北前线与平汉前线的战局已迅速恶化。为了研究新的战略部署，更好地联合对敌，9月21日，周恩来、朱德二人到太和岭口会见了阎锡山。经过协商，对平型关的防守，双方约定：晋绥军负责坚守平型关正面，八路军隐蔽集结于两侧，待敌人进攻平型关时，前后夹击。方针决定后，各自进行准备。 9月22日，朱德回到五台城，召开了一一五师连以上干部会议，对平型关战斗作了部署。根据部署，一一五师师部及三四四旅（旅长徐海东）在副师长聂荣臻率领下，从五台县蒋坊村出发，日夜兼程，经龙泉关到了阜平，然后迂回敌后，23日夜里到平型关附近的上寨村待命。彭德怀率电台工作人员驱车直上金阁岭，住在金阁寺，二线指挥作战。25日，八路军和晋绥军在平型关歼灭日军板垣师团1000余人，给日军以沉重打击，威震中外，有力地粉碎了日军三个月灭亡中国的梦呓，鼓舞了全国人民抗战的信心。 平型关战役后，日军不敢向平型关正面进攻，被迫改变战略，由进犯大同的日本关东军南下浑源，迂回于雁门关与平型关之间的茹越口，发动猛攻，以策应陷于窘境的第五师团。面对这种情况，阎锡山在续范亭、张培梅的督促下，曾偕同傅作义、续范亭、张培梅从岭口到大营督战，并与傅作义、杨爱源、孙楚等人商定，在繁峙砂河与敌人决战。想不到9月28日早晨，日军派骑兵占领了茹越口，梁鉴堂旅长亲率仅有的一营预备队循山沟下冲，准备收复山口时，因兵力不足，无法收回，在山沟里被敌人炮击阵亡，所部溃退。接着，日军又占领了铁甲岭，29日夜间，占领了繁峙城。 这时，敌人虽然威胁我主战场侧后，但我后方兵力比日军雄厚得多，如能上下同心协力，调集雁门关、恒山的强大部队多方夹击，不难一举歼灭进入茹越口和繁峙城的有限之敌，促使平型关、团城口前线决战取得胜利。可惜在这关键时刻，阎锡山对形势作了悲观的估计，于30日深夜，在砂河南边的一个村子里召开了军事会议。 杨爱源以“五台人”的身份，微妙地提醒阎锡山说：“热、察、绥的蒙人，年年朝拜五台山，走熟了繁峙、峨口到五台山的道路。现在，伪蒙军既占繁峙，很有可能再经峨口直窜五台山。” 阎锡山听了杨的话，结合当时的战局：保定已沦陷，德阳也被日军占领，而太原北上的部队又一时难于增援，很害怕新开辟的峨口至五台山土公路陷于敌人手里后无法逃跑，便用有气无力的声音说：“我看这种形势已经无法补救了，拖下去更不会好。”遂决定全线撤退，不但要放弃平型关，而且要放弃雁门关阵地。 散会后，阎锡山命令前线各路大军，向五台山、云中山、芦芽山转移，集中主力于忻县、忻口之间，以保卫太原。雁门关方面，由行营参谋长朱绶光代阎下令撤退。阎锡山本人则于当夜骑了毛驴，带领杨爱源、续范亭、张培梅等，由傅部孙兰峰旅掩护，沿崎岖小道，穿越鸿门岩，绕道五台山，到了豆村。撤退时，小柏峪和南峪口两道沟口，挤满了退下来的士兵和逃难的老百姓，喊声、哭声连成一片，车辆、行李到处乱扔，一片混乱。 对于这次抗战，事后阎锡山曾写诗说：“国防大计定当先，临时决策事难全，工事费款千余万，放弃全由南口牵。”（《弃雁绥工事》）“撤兵令下意凄凉，指挥杂军愧无方，原由平型复南口，孰意茹越陨鉴堂。”（《勾注撤兵》）“雪天彻夜走清凉，飞灯光辉遍山梁，老人途中迟行进，徒步泞泥衣带霜。”（《走五台山》） 阎锡山到豆村后，召开了军事会议。朱德、任弼时和林伯渠也参加了会议。阎锡山、杨爱源、续范亭、张培梅等同朱德等见面后，匆匆握手寒暄了几句，就开始了紧急会议。会议着重讨论了保卫太原的兵力部署及八路军弹药、给养等问题。随后，阎锡山回到河边村，与家人匆匆见面后，连夜带随从回了太原。 当阎锡山从豆村下来，路经五台城时，把县长宋劭文叫到城外，他下了汽车，一句话不说，踱来踱去，精神恍惚，情绪紧张。陪同的有高级参谋续范亭和张培梅。后来，他问宋劭文有什么困难？宋告他缺枪、缺钱。他便给宋留了10万晋钞，然后登车匆忙离去。 10月1日，阎锡山为了向山西人民“交账”，一方面把牺盟会的几个领导人叫去，说：“现在我要革命了。”给牺盟会发了5000支枪。另一方面，于10月3日在绥靖公署组织了高级军事法庭，亲自审讯了在天镇作战不力的晋绥军第六十一军军长李服膺，随后处以死刑，使晋绥军不敢继续后退。加上中央军开进山西，八路军迂回敌人侧翼，协同作战，于是他又壮大了胆子，和黄绍竑（时任二战区副司令长官兼娘子关前线总指挥）、卫立煌、傅作义、周恩来等在太原绥署召开军事会议，决定在忻口进行一次大规模的会战。 忻口位于崞县与忻县之间，离河边村40华里，是日军由北向南进犯太原的必经之路。这里地势险要，加上正值深秋，便于守军隐蔽，很适合打击敌人。当时我军的部署是：刘茂恩军在右翼，由刘负责指挥，指挥部设在定襄受禄村王银通的楼院里。郝梦龄、陈长捷等部在正面（中央），统由郝梦龄负责指挥，指挥部设在忻口西北后沟的窑洞里（郝抵忻口时，住在忻口村李存全的东房里）。李默庵、郭宗汾、孟宪吉等部在左翼，统由李默庵负责指挥，指挥部设在沙洼村姚宏院里。此外，还有周玳所部的九个炮兵团。 总计忻口正面战场我军投入99个团，兵力约计10余万人。由卫立煌任前敌总指挥（总指挥部设在忻县城，卫住顺城街杨三楼院）。第七集团军总司令兼第三十五军军长傅作义任预备军总指挥。敌后游击战场，则由八路军总司令朱德、副总司令彭德怀直接指挥。一二〇师组成左纵队，置于雁门关及同蒲路两侧；一一五师三四三旅（旅长陈光）组成右纵队，置于代县至平型关方向；一一五师三四四旅组成东进纵队，深入冀西，向平汉路发展；一一五师直属独立团、骑兵营组成东北挺进支队，向察南及北平外围发展，这两支部队牵制敌军二线部队。一二九师在正太线南侧待机，该师七六九团（团长陈锡联）调归八路军总部直接指挥，进至五台山待机。 忻口战役一开始就十分激烈。日军在飞机的俯冲、扫射和猛烈的炮火、机枪、坦克掩护下，在争夺忻口西侧的南怀化时，整营整连地反复向我军前沿阵地猛扑。等敌人进至几十公尺时，我军阵地手榴弹齐发，战士们从战壕里冲出来，追击溃退下去的敌人，敌人死伤甚众，无数次的冲击，都被我军打垮。在左翼的大白水村，敌我各占一半，展开了连续的肉搏战，日军虽多次增援反扑，均遭我军痛击，最后仍未攻占全村。我军的勇敢击敌，敌人的大量死伤，大大鼓舞了群众的抗战情绪。尽管忻口的战斗打得很激烈，双方的重炮和炸弹震天动地，就连远离忻口三四十里的定襄城附近各村，窗玻璃也被震破一半以上。但崞县、定襄、忻县人民，成百成千地自动支援前线，抬伤员，挖战壕，给伤病员担水、打柴、送饭。 在我军没有手榴弹冲锋时，临近各村老百姓纷纷将自己家藏的刀、矛、钢叉等送给战士，让他们冲锋杀敌，成为抗日战争中永远值得纪念的历史一页。定襄牺盟分会主任兼动委会动员分配部长智生元，从太原牺盟会领回晋造冲锋枪15支，步枪150支后，与八路军总部派到定襄工作的干部杨世明、蒲英堂、旷显汤（这三位同志系长征干部）、赵金城、全来富等人，通过区、村动委会，积极发动群众参军参战，踊跃支前。 到10月19日（忻口战役第9天），报名的就达870余人。10月29日，又正式成立了游击队（晋察冀边区成立后，正式命名为“晋察冀第六大队”）。河边村劝业工厂有32名工人参军，川至中学有21名学生参军，分别组成两个排。参军那天（10月20日），河边村公所张灯结彩，爆竹连天，宴请参军人员，并送给每人两块银元。饭后，由村长亲自送到定襄城集中。这对支援忻口战役，抗击日军侵略，起了很大作用。 为了推动定襄的抗战工作，更好地支援忻口战役，八路军总部派舒同（后任晋察冀军区政治部主任），阎锡山派梁化之分别到定襄指导工作。由于晋绥军撤离雁门关时，定襄一片混乱，定襄县长党德懋（又名勖斋，芮城人）逃之夭夭，阎锡山又派李醉天（沁源县人）到定襄担任县长，派自强救国同志会王梦周（朔县人）到定襄担任特派员，与定襄县公道团团长王新民及动委会共同领导县里的工作。 忻口战役中，守军寸土必争。军长郝梦龄在火线指挥，被敌人炮弹击中，光荣殉职。官兵牺牲者不下万余，负伤者也在两万以上。战斗最激烈时，在正面二里宽的战线上，从拂晓至黄昏，一天竟损失了10个团。但我军愈战愈勇，置生死于度外，或坚守阵地，或支援友军，为民族生存奋力杀敌。经过23天的英勇战斗，日军受到严重打击，死伤万人左右。日军著名的板垣师团长一筹莫展，被阻在忻口阵地前，不能前进一步。日军无法取胜，曾被迫作向北撤退的准备。八路军配合正面作战，一二〇师七一六团于10月18日，在雁门关伏击日军，歼敌一部。 10月19日，八路军总部指挥一二九师七六九团（团长陈锡联）深入敌人侧后，袭击了代县以南的阳明堡敌人飞机场，烧毁敌军飞机24架。日军为了策应忻口战役，由石家庄派兵进攻娘子关。我守军坚守半个多月，敌迂回至后方，守军被迫于10月26日撤退。日军沿阳泉、寿阳向榆次进军，威胁太原。阎锡山见状，急忙调傅作义率三十五军防守太原，接着又发电报，要卫立煌率领守忻口的大军火速向太原方向撤退。卫立煌没办法，只好命令忻口全线主动后撤，忻口战役遂告结束。 忻口战役从10月11日开始，到11月2日结束，前后共23天，成为华北抗战初期最激烈的战役，也是历时最久、伤亡最大的一次战役。 在忻口战役期间，阎锡山和杨爱源、孙楚等人，每日下午7时许，乘坐小车，亲临前线坐镇，并调遣一个宪兵大队随执法总监张培梅在前线督战。 忻口战役后，阎锡山曾作诗说：“忻口布阵得从容，全赖原平拒敌功，假使娘关不失败，廿三何至任敌攻？”（《忻口战役》）诗中颇多惋惜，而国内外舆论界则一致称赞，说忻口战役“是华北抗战数月中仅有的一次光荣战争……予敌人以严重打击，为民族增无限光荣”。（《西安文化报》）“忻口战役是华北抗战高潮的标志，是标志抗战前途的一个很有意义的吉兆”。（英国记者贝特兰《华北前线》） 忻口战役后，阎锡山退守太原，11月4日，又撤离太原，于23日到了临汾。后来转到晋西吉县克难坡。为了支援晋察冀边区进行抗战，当晋察冀边区发行2亿元救国公债时，阎锡山于1938年认购公债10万元，受到边区政府的热烈欢迎。为此，《战斗报》于6月30日头版，刊登了“阎司令长官认购边区公债10万元”的特讯。指出阎锡山“不惜捐资以供抗日经费，以身作则，为群众之表率”，“必将激起全边区富有同胞步司令长官之后尘，而更加踊跃认购救国公债，以更充实我晋察冀边区抗战经费，保证其取得更伟大胜利”。随后，一些上层人士也纷纷捐资抗日。豆村商行阎计年夫人“当场摘下手镯“捐献，五台佛教救国会完成救国公债2000元，为打击敌人作出了贡献。