以東條英一為司令官的關東軍察哈爾派遣兵團，配合第二軍的行動。
（一）佔領大同的日軍關東軍察哈爾派遣兵團三個師團和偽蒙軍四個騎兵旅進攻綏遠，主力沿同蒲路南下，向雁門關、茹越口進攻；
（二）日軍第二軍五個師團前鋒第五坂垣師團佔領蔚縣、廣靈、淶源以後，進犯平型關，企圖配合察哈爾兵團攻擊我軍五臺地區，實施右翼迂迴，威脅我軍側後的安全。
（三）侵犯河北的日軍以第一軍四個師團沿平漢路及其兩側攻擊我軍，並從涉縣一帶晉冀邊界開始進攻潞城、長治一線。
（四）日軍第三軍四個師團從石門、獲鹿一帶向北進發，企圖從娘子關一線直接突襲井徑、太原一帶。
（五）日軍第五軍三個師團從邯鄲一帶採取行動，以牽制我軍在河南方向的兵力。
（六）日軍第四軍兩個師團向南打通冀魯之間的聯絡。
現在山西一線受到日軍十九個師團和近三十萬偽軍近七十五萬人的大舉進犯，而我軍則只有六十五萬兵力，要防禦上千公里的線，實在是拉的距離太長了。
駐守大同一線的是第十一集團軍第三十八軍，軍指揮部設在天鎮。八月下旬，日軍攻佔陽高和三千戶嶺，天鎮失去屏障，軍長李福音害怕被日軍圍困，竟下令全軍棄城而退，撤向和林方向。其實此時日軍只有第五師團和關東軍第二十三師團兩個師團近五萬人，和第三十八軍兵力相當