板垣師團在飛機、大炮和坦克的配合下，向太原的東城和北城發起了猛攻。下午，北城被炸開了一個缺口，兩個營兵力的日軍沖進城里，太原失守。
毛澤東指示，太原一失，標志著華北正規戰基本結束，游擊戰爭階段開始，八路軍將成為全山西游擊戰爭之主體。
進人這個階段，如果國民黨中央軍和晉綏軍的70萬大軍一退再退，八路軍在華北戰場的壓力就會越來越大，堅持敵后抗戰、建立抗日根據地是非常重要的一步。129師必須依托太行山，馬上到晉東南創建抗日根據地。
129師政委張浩病重，中央發電讓張浩回延安治病，任命鄧小平接替張浩。
129師在太行山區接連伏擊侵華日軍，襲擾、阻滯日軍向南推進。日軍第20師團川岸文三郎調集50叩余兵力，企圖合擊129師主力，并制定了一個六路掃蕩計劃。陳賡靈活機動地與敵人周旋，重創日寇。.
蔣介石命129師配合反攻太原，但形勢不容樂觀。劉伯承決定給日軍制造后顧之憂，用“攻其所必救”的戰法，在長生口伏擊日軍快速部隊，擊斃日軍少佐以下100多人，但我軍也損失慘重。
川岸文三郎大為光火，決定與八路軍決一死戰。陳賡、周希漢在地圖上發現神頭嶺是個伏擊敵人的好地方，并做好戰斗部署。
配合衛立煌部韓信嶺戰役，129師在神頭嶺伏擊戰殲滅日軍1000多人，是“吸敵打援”的典型戰例。129師戰場上屢創佳績，不僅令日軍聞風喪膽，也讓國民黨軍刮目相看，對山地游擊戰充滿了好奇。
沙衛立煌率領5個師在韓信嶺與日軍決戰，在衛立煌的說服下，閻錫山決定放棄臨汾全力支持反攻太原，并把晉綏軍交給衛立煌指揮。
劉伯承參加二戰區會議，二戰區將領對游擊戰的威力都有耳聞，但還是心存疑慮。朱德建議組成東路軍觀戰團，親臨戰斗現場觀戰。