发生在1937年的忻口战役是抗战初期华北战场上最大、最激烈的一次战役。中国军队以伤亡10万余人的代价，歼敌2万余人，沉重打击了日军嚣张气焰和不可一世的骄蛮姿态。忻口战役是国共两党军队合作抗日、配合较好的一次战役。共产党不仅提出关于作战方针的正确建议和意见，而且还以八路军积极有力的实际作战行动，配合和支持了友军的阵地防御。
惨烈的崞县原平之战
守军与日军展开肉搏战
1937年9月底，日军第5师团和关东军一部突破中国军队从雁门关至平型关的内长城防线，继续向太原进攻。中国第二战区司令部决定在忻口地区组织防御战，将战区部队编为右翼军、中央军、左翼军和总预备队，分别归八路军总司令朱德和国民党将领卫立煌、杨爱源、傅作义指挥。其中，朱德统领的右翼军除八路军以外，还包括国民党军队第73师、第101师和新编第2师。根据作战方案，八路军的任务是以第115师主力北越长城，从东线袭击敌人后方交通线，与第120师主力在西线之行动配合，阻止日军向山西正面攻击。
10月1日，日军3万余人沿代县至原平公路发起进攻，拉开忻口战役的序幕。10月8日晚，在日军炮火6个小时轰击下，崞县城墙被摧毁，日军进入县城。守军与日军展开巷战和肉搏战，日军伤亡极大，但守军官兵也损失惨重。这天夜里，十九军军长王靖国下令撤退。日军进入崞县后，把被俘官兵用铁丝捆绑在一起集体枪杀。
10月1日，日本第十五混成旅团向原平县城外工事发起五六次猛攻，但都被亲临前线指挥的姜玉贞旅长率部击退。两天后，姜玉贞决定撤入城内固守。
10月7日晚，完成预定任务的姜玉贞筹划撤退时，上级电令他们再死守三天，以掩护忻口布防。10月8日，日军破城而入。姜玉贞率领士兵与敌展开白刃格斗。到10月10日傍晚，守军尽管只剩下二三百人，但一直死战到深夜。次日，姜玉贞旅长壮烈殉国，原平遂陷。
南怀化反击战
军长郝梦龄等壮烈殉国
截至10月11日，忻口前线中国部队全部进入指定位置。第二战区长官部将中央军担任的正面防线划分为3个作战地区，由三个兵团分别驻防。
10月13日清晨，在20多架飞机和大量炮火掩护下，日军集中五六千兵力向南怀化阵地发起猛攻。10时许，日军多路出击占领南怀化阵地，随后攻占1300高地。第九军军长郝梦龄紧急增派两个团阻击日军的进攻。这两个团毙伤日军400多人，于15时左右重新夺回1300高地。此时，左翼兵团阎庄阵地也被3000多日军突破，但第十师将日军击退。
13日，中央军第五十四师、第二十一师和新编第四旅向南怀化进行全力反击。双方战斗进入胶着状态。双方军队反复争夺1300高地，最终日军被击退，双方形成对峙。16日凌晨2时，我军在忻口正面的5个旅开始反攻，双方基本上处于混战当中，伤亡都十分惨重。在前沿指挥的第九军军长郝梦龄和第五十四师师长刘家麒先后中弹牺牲。截至拂晓时，双方都伤亡数千人，第五旅旅长邓廷珍也中弹牺牲。中国军队将南怀化以南的日军基本肃清，但收复南怀化阵地的意图未能实现。
10月17日至19日，日军对南怀化东北高地和官庄高地发动5次以上猛攻，均被击退，日军伤亡3000多人。
10月24日，日军第五师团长将新增援的萱岛支队投入战场，向忻口守军发起疯狂攻击，但被守军击退。
八路军奇袭阳明堡
破坏交通阻滞日军增援
在忻口正面守军与敌血战的同时，八路军各部队在山西省东北和西北地区进行大范围游击作战，袭扰和威胁日军侧翼以及破坏日军后方交通线。其中的平型关伏击战和奇袭阳明堡堪称抗日游击战的经典。
1937年9月24日，八路军第一一五师伏击日军第五师团第二十一旅团一部，6个小时全歼日军。平型关大捷对忻口战役产生了积极的影响。
忻口战役期间，八路军第一二九师第三八五旅第七六九团奉命进至代县、崞县以东地区，执行侧击南犯日军后方的任务。该团发现，日军飞机不断由滹沱河北岸的阳明堡前线机场起飞，轰炸忻口我军阵地。该团团长陈锡联决定夜间袭击阳明堡机场。19日夜，突击队袭击机场，一部阻击日军警卫分队的反扑，一部迅速扑向停机坪，用机枪、手榴弹对飞机猛烈攻击。经1小时激战，第七六九团以伤亡30余人的代价，歼灭日军100余人，停机坪上的24架飞机全部被烧毁。
与此同时，八路军第一二○师各部队在山西东北部破坏了许多公路、铁路和桥梁，迟滞了日军对忻口地区的兵力增援和补给。八路军还对日军运输队进行4次袭击，消灭日军1000多人，击毁汽车100多辆。
忻口战役的意义
沉重打击日军嚣张气焰
鉴于忻口战役日益紧张，双方已进入对峙状态，党中央高瞻远瞩，向阎锡山积极建议派重兵据守娘子关，以防止日军占领娘子关，对忻口守军造成侧翼威胁，但建议没有引起阎锡山足够重视。
10月26日，日军攻占娘子关，与晋北日军相呼应，对忻口中国守军形成南北夹击之势。原本占据主动的中国军队又变成被动，战局急转直下。11月2日，中国守军不得已从忻口撤退，太原随即沦陷。
对于忻口战役，国共双方都给予了较高的评价。忻口战役沉重打击了日军嚣张气焰和不可一世的骄蛮姿态，极大地增强了中国军民抗战必胜的信心，同时也打乱了日本妄图速战速决，6个月内灭亡中国的狂妄企图，支援了平汉路中国守军的作战，为平汉路中国守军集结、南撤赢得了时间。
忻口作战是全面抗战开始后国民政府与中国共产党紧密配合下取得的一次成功的防御战，中央军、晋绥军与八路军密切配合，协同作战，以伤亡10万余人的代价，歼灭日军2万余人，创造了华北战场歼敌之最新的纪录。
