忻口位于太原以北，居忻县、崞县、定襄三县之交，东托五台山，西倚云中山，滹沦河从两山穿流而过，同蒲铁路和一条公路沿河岸纵贯南北，自古以来为战略要地。从1935年起，就已在此修筑工事。

　　为了占领太原，日军第5师于10月3日由大营镇出发，6日在代县集结。

　　混成第2、第15旅于10月1日由代县沿公路分别向崞县、原平进攻。此时，第2战区第19军王靖国部凭借有利地形，对日军的进攻奋力抗击，迟滞了敌军的行动，并为主力部队集中布防赢得了时间。

　　还在日军准备向忻口进犯时，八路军各部队即根据中共中央军委和八路军总部的部署，向敌侧后展开了积极主动的攻击。第115师独立团于10月10日夜，攻占涞源县城。第120师之第358旅主力于10月8日，夜袭宁武县城。该师雁北支队于10月1日袭占朔县以北之井坪镇(今平鲁县城)，4日又收复平鲁县城(今平鲁镇)。接着该支队对同蒲铁路朔县至大同段展开破袭战，10日在辛庄伏击敌运输队，随即逼近大同。

　　当日军主力于10月中旬向忻口阵地发起攻击后，八路军向该敌两翼及后方广泛展开了游击战。

　　第115师之第344旅主力于10月13日至14日在平型关东北小寨村附近，断绝日军交通。15日，截击由灵丘方向驶来的日军汽车130余辆，并打退该敌一个营的数次反扑，迫其退回灵丘。接着第344旅主力干当日夜袭团城口，随后收复平型关及浑源具城。第344旅之第688团于15日夜袭沙河镇日军，缴获大批粮秣和军用物资。18日，该团又一举攻克繁峙。第115师独立团和骑兵营等部，则向察南、冀西之敌展开进攻。15日，独立团于广灵以南之冯家沟设伏，歼灭日军步骑兵100余人，缴获满载军用物资的大车120余辆、骡马300余匹。16日乘胜收复广灵县城。随后收复灵丘、蔚县、易县、浑源、阳原等县城。向冀西挺进之骑兵营等部，于18日克复曲阳县城。至29日，骑兵营等部又连克平山、唐县、完具等城，严重威胁了日军平汉铁路北段的交通。经20余天的作战，第115师先后收复县城10座，切断了张家口至代县间日军后方交通线。

　　第120师向进攻忻口之日军右翼及后方展开广泛袭击。其第358旅旅部率第715团于10月13日夜向崞县西南之日军进击，一举攻占大牛店。随即于14日乘胜向南北大常、永兴村之敌进袭，毙伤日军120余人。第358旅之第716团深人日军侧后，打击敌人的运输队。

　　18日，该团在黑石头沟公路两侧进行伏击，毙伤日军300余人，击毁汽车20余辆。20日夜，又以一部袭占雁门关;另一部破坏了广武至大和岭间的公路及桥梁，一度切断了雁门关至忻口的交通。第359旅(欠第718团)在日军向忻口阵地发起攻击之时，星夜由平山地区进至忻口西北侧击敌人。10月23日，该旅在阳明堡西南之王董堡伏击日军运输队，毁敌汽车7辆。此后，不断袭扰过往日军，使敌交通运输进一步陷入瘫痪。

　　由于第115师和第120师的积极作战，使进攻忻口之日军与大同、张家口的交通中断，粮、弹、油料等供应断绝，迫使敌人不得不借飞机来输送给养。卫立煌10月24日在给蒋介石的密电中称：“敌自雁门被截断，粮秣极感困难，现向地方征发杂粮中。”[《抗日战争正面战场》上，第505页。]

　　为此，国民政府军事委员会连电嘉奖，蒋介石于10月17日致电朱德、彭德怀：“贵部林师及张旅，屡建奇功，强寇迭遭重创，深堪嘉慰。”[《民国档案》1985年第2期，第34页。电中所说“林师”指林彪任师长的第115师，“张旅”指张宗逊任旅长的第120师第358旅。]

　　日军在地面攻击受挫，遂由代县西南之阳明堡机场频繁出动飞机，加紧了对忻口阵地的轰炸。此时，八路军第129师先头部队第769团，进抵滹沱河南岸苏龙口一带，发现日军飞机不断由北岸的阳明堡机场起飞，遂决定出其不意，夜袭机场。