太原會戰包括有：天鎮戰役、平型關戰役、忻口戰役、娘子關戰役、太原保衛戰。1937年(民國二十六年)10月至11月，在抗日戰爭中，中國第2戰區部隊同日軍華北方面軍在山西省北部、東部和中部地區進行的大規模的戰略性防禦戰役。
南口張家口戰役後，日本關東軍察哈爾派遣兵團獨立混成第1旅團一部共1500餘人於1937年9月13日佔領山西大同，立即以一部向豐鎮(今屬內蒙古)進攻，主力向雁北地區進攻。日軍第5師團從河北宣化、新保安西下，連陷廣靈、靈丘、渾源等晉東北城鎮。9月下旬，日軍統帥部命板垣徵四郎率第5師團及察哈爾派遣兵團主力共5萬餘人進攻山西內長城防線，企圖向太原城發展進攻。中國第二戰區司令長官閻錫山指揮所部退守內長城的平型關、雁門關、神池一線。以第6集團軍總司令楊愛源爲右地區總司令，指揮3個軍防守平型關東西一線;以第7集團軍總司令傅作義爲左地區總司令，指揮4個軍防守雁門關東西一線;以第71、第72師爲預備軍，位於繁峙;令第18集團軍(八路軍)朱德總司令以第115、第120、第129師分別馳援平型關、雁門關、五臺山配合作戰。
天鎮戰役
戰鬥從9月3日打響，日軍1500多人開始進攻國民黨第61軍第425團駐守的外圍前沿陣地。“從城外傳來的槍炮聲一直不斷。大人孩子都不敢出門，躲在家裏。但房子被震得一直在抖，不斷往下掉土。”侯存祥回憶道。
9月4日，日軍集結重兵，對李家寨、羅家山等外圍主陣地展開全面圍攻，守軍遭到敵機低空轟炸和掃射，並遭重炮轟擊，陣地幾乎被夷爲平地。儘管如此，守軍仍殊死抵抗，頑強守住了陣地，敵我雙方都死傷慘重，其中426團和401團分別在大橋和紅石牙山陣地各殲敵200多人。侯存祥說，他看見晉綏軍傷兵被不斷地運回城內，他姑姑家就有傷兵安置。“大概是缺醫少藥的緣故，傷兵們都疼得大喊大叫。”
9月5日、6日，日軍動用飛機、坦克、大炮、裝甲車和步騎兵3000多人開始進攻天鎮主陣地。進攻中，除了飛機輪番轟炸外，殘忍的日軍竟然使用了毒氣彈。駐守盤山的400團奮起抵抗，終因寡不敵衆，彈盡糧絕，全團傷亡800多人，後被日軍突破陣地。7日夜，第61軍軍長李服膺下令全線後撤，天鎮城只留399團死守。9月8日，日軍開始進攻天鎮城。日軍爲探明虛實，先派了10人的小隊人馬在東城門外襲擾，被399團派到城外的偵察小組全部殲滅。於是，敵軍改變戰術，先派飛機進行轟炸，然後在重炮和毒氣彈的掩護下，派坦克和裝甲車輪番衝擊。幾番衝擊，均被守軍擊退。當時，緊靠北城門居住的侯存祥和老鄉們都藏在“隱蔽部(防空設施)”內，探出頭就能看見“貼着膏藥”的日本飛機在扔炸彈。雖然只剩一團孤守，但守軍仍然士氣高昂。在戰鬥間隙，城內百姓能清晰地聽到有激勵士氣的歌聲從城牆上的駐軍陣地傳來。
日軍連攻三天三夜，每日從晨至晚，不斷進攻，陣前遺屍無數。十里邊城，煙火遮天蔽日，喊殺聲、槍炮聲、飛機轟鳴聲日夜不絕。眼看進攻不能奏效，日軍開始繞過天鎮進攻陽高。
9月9日，陽高失守。日軍復折回圍攻天鎮。後路被截，軍長李服膺下令退出天鎮。命令一到，已殺紅眼的399團將士無不跺足捶胸，不願棄城後撤。當時8歲的侯存祥清楚地記得，駐在他家院內的士兵曾爲此失聲痛哭。無奈軍令如山，11日夜，守軍從西門含恨撤出，並將平綏路各橋樑全部炸燬。12日，天鎮陷落，晉北屏障頓失。
平型關戰
平型關伏擊戰
9月21日，日軍第5師團第21旅團先以兩個步兵大隊從渾源翻越高山南下，襲擊守軍第17軍側背，23日佔領團城口;再以第21旅由靈丘南進，從正面進攻平型關，遭國民黨軍第33軍第73師抗擊，24日又增兵猛攻。第35軍軍長傅作義率預備軍2個師增援，日軍攻擊受挫。八路軍第115師在師長林彪、副師長聶榮臻率領下，奉命以一部襲擊靈丘、淶源敵後，以主力第685、第686、第687團三個團於靈丘縣東河南鎮平型關東北公路兩側山地有利地形伏擊日軍。9月25日，第5師團第21旅團第42聯隊一部和大批輜重車輛由靈丘向平型關前進，在預伏地區被殲千餘人，汽車被毀百餘輛(見平型關戰鬥)。察哈爾派遣兵團以混成第15、第2旅團東進策應，27日進擊茹越口，守軍第34軍第203旅堅決抵抗，旅長樑鑑堂陣亡，次日茹越口陷落。察哈爾派遣兵團進佔繁峙，威脅平型關側背。30日夜，平型關守軍奉命撤向五臺山。日軍遂陷平型關，西進至代縣。
忻口會戰
閻錫山下令將所部撤向忻口組織防禦。忻口右託五臺山，左倚雲中山，地勢險要，是晉北通向太原的門戶。10月1日，日軍統帥部命令板垣徵四郎率第5師團和察哈爾派遣兵團進攻太原。同一天，國民政府軍事委員會下令調第14集團軍(衛立煌部)至忻口與日軍會戰。閻錫山部署第14集團軍及配屬部隊共8個軍爲中央集團軍，由衛立煌指揮，在忻口正面組織防禦;第18集團軍(欠第120師)及第101、第73師、新編第2師爲右集團軍，由朱德指揮，在滹沱河南岸羅圈溝、峨口占領陣地，並以一部挺進敵後，威脅日軍左翼;第6集團軍2個師1個旅及第120師爲左集團軍，由楊愛源指揮，在黑峪、陽方口占領陣地，並以一部挺進敵後，威脅日軍右翼;第34、第35軍爲預備集團軍，由傅作義指揮，控制於定襄、忻縣地區。10月2日，日軍察哈爾派遣兵團混成第2旅團從代縣向崞縣(今崞陽鎮)進攻，第19軍堅守一週，9日崞縣陷落;混成第15旅4日繞過崞縣進攻原平，第34軍第196旅旅長姜玉貞率官兵與敵肉搏，傷亡殆盡。日軍12日攻佔原平，進逼忻口。12日，衛立煌調整部署：以郝夢齡指揮第9、第19、第61、第35軍組成中央兵團，守備忻口山嶺及其左側川道;以李默庵指揮第14軍和第71、第66師等組成左翼兵團，控制雲中山;以劉茂恩指揮第33、第17、第15軍組成右翼兵團，控制五臺山。部隊展開於忻口以北龍王堂、南懷化、大白水、南峪一線。10月13日，板垣指揮5萬日軍向忻口進攻，以第5師團爲左翼，主攻南懷化;以混成第15旅團、堤支隊(相當於大隊)爲右翼，進攻大白水;以混成第2旅團、大泉支隊(相當於大隊)擔任內長城二線守備。第5師團集中飛機30餘架、重炮40餘門、戰車50餘輛掩護步兵猛攻;中央兵團據險扼守，士氣旺盛，炮火猛烈，忻口嶺連日鏖戰，南懷化陣地幾失幾得，戰況慘烈。10月16日，中央兵團實施反擊，爭奪南懷化高地，第9軍軍長郝夢齡、第54師師長劉家騏、獨立第5旅旅長鄭廷珍奮勇督戰，以身殉國，相繼由第61軍軍長陳長捷、第19軍軍長王靖國接任中央兵團總指揮，始終堅守忻口陣地。
其間，八路軍相繼在靈丘、廣靈、蔚縣、平型關、寧武、雁門關襲擊日軍後方，配合忻口正面作戰。19日夜，第129師第769團夜襲陽明堡機場，毀日機24架。日軍在忻口傷亡2萬餘人，作戰不利，日華北方面軍於22、27和29日先後增調3個聯隊馳援，始終攻不下南懷化，乃轉攻大白水。忻口會戰正酣，晉東娘子關失守，日軍西進威逼太原。11月2日，忻口守軍奉命退守太原。
娘子關戰
娘子關防禦戰
國民政府軍事委員會令第一戰區部隊一部轉入晉東娘子關地區組織防禦，正面爲第17、第30師，左翼爲第14軍團，右翼爲第3軍，由第二戰區副司令長官黃紹竑負責指揮。10月11日，日軍第20師團佔領井陘，以一部攻娘子關正面，主力繞道於13日攻陷舊關。閻錫山急令增援晉北之孫連仲率第26路軍回援娘子關，組織多次反攻，殲日軍一部，但未奪回舊關。21日，日軍第20師團師團長川岸文三郎得第109師團一部增援，繼續在航空兵支援下正面進攻娘子關，掩護第20師團左右兩個突擊隊向南運動。第20師團輜重部隊行經七亙村，先後兩次遭八路軍第129師伏擊。26日，日軍左突擊隊約4個大隊經測魚鎮南側突破第3軍防線，繞到娘子關和新關側後。娘子關守軍是日全線撤退，日軍沿正太鐵路(石家莊-太原)向西追擊，並擊退川軍第41軍的阻擊，11月2日佔壽陽。日軍迅速逼近榆次，危及太原。4日和7日，日軍第20師團直屬隊在廣陽山地又遭八路軍第115、第129師各一部的伏擊。
太原保衛戰
11月4日，閻錫山任命傅作義爲太原城防司令，衛立煌爲第二戰區前敵總司令，決心以忻口撤退的部隊佔領太原北郊陣地，以娘子關退下的部隊防守太原東郊，以剛增援的第13軍推進榆次待機夾擊日軍，以第35軍等殘損的7個旅擔負城防。然而兩線撤退的部隊尚立足未穩，日軍即跟蹤而至，部隊秩序混亂。5日東路日軍佔榆次，6日北路日軍進抵太原城垣，7日兩面日軍協力攻城。戰至當晚，守城官兵僅存2000餘人。8日夜日軍突破城垣，傅作義率第35軍突圍，9日太原淪陷。
是役，日軍參戰總兵力約合4個半師團共14萬人，傷亡近3萬人;中國軍隊參戰總兵力6個集團軍計52個師(旅)共28萬餘人，傷亡10萬人以上。八路軍在會戰中有力地配合友軍作戰，平型關伏擊戰打破了"日軍不可戰勝"的神話。忻口會戰大量消耗日軍有生力量，牽制了日軍沿平漢鐵路(今北京-漢口)南下的作戰行動。惟娘子關方面防範疏漏，被日軍乘虛而入，致會戰失敗。
