太原会战包括有：天镇战役、平型关战役、忻口战役、娘子关战役、太原保卫战。该会战是一场由国共两党军队协同作战的战役。
　　1937年夏末；日本关东军参谋长东条英机指挥关东军察哈尔兵团（后称蒙疆兵团）在多伦设立指挥部，以4个旅团附有伪蒙军9个骑兵师由察哈尔（分内蒙古东南部）沿平绥路进犯蒙疆。平汉路之日本侵略军第5师团在师团长板垣征四郎指挥下，由怀来经蔚县、涞源向保定策应作战。
　　中国方面，国民政府第二战区以各一部在蔚县、平型关间及天镇、阳高进行抵抗，以主力在大同附近集结，准备在聚乐堡与日军决战。日军自9月5日向西进攻至24日，仅20天，便占领了天镇、阳高、大同、集宁各城市和大片地区。天镇作战失利，追查责任，第61军军长李服膺伏法。
　　大同失守后，国民政府第二战区接着组织平型关战役，其主力撤至恒山内长城一带防守，国民革命军第61军防守茹越口，国民革命军第35军撤至雁门关阵地，国民革命军第17军、第73师及第15军退守平型关、团城口既设阵地，国民革命军第18集团军第115师进出平型关外，遮断日军后方供应连络线。
　　日军蒙疆兵团之一部于9月21日陷商都、丰镇，续向集宁进攻，其主力攻陷应县、山阴、左云、右玉、平鲁、凉城等地，再向内长城线进攻，以策应第五师团作战。28日突破茹越口，中国守军第203旅旅长梁鉴堂殉国。日军进陷繁峙，威胁平型关守军后方，第二战区各部遂于30日夜撤向五台山、代县之线，平型关战役结束。
　　应第二战区司令长官阎锡山请求，国民革命军第14集团军总司令卫立煌率蒋介石嫡系部队第14军、第9军、第85师、独立第5旅等部，由石家庄赶来太原以北增援。10月10日卫部集中于忻口附近，会合原第二战区各部，区分为3个兵团。刘茂恩所指挥的国民革命军第15军、第17军、第94师为右翼兵团。以王靖国为总指挥、郝梦龄为前敌总指挥、陈长捷为前敌副总指挥所指挥的国民革命军第9军、第19军、第35军、第61军为中央兵团。李默庵所指挥的第14军所属第10师、第83师、第85师及晋绥军第68师、第71师为左翼兵团，归第二战区前敌总指挥卫立煌统一指挥。于10月12日在忻口以北龙王堂、界河铺、大白水、南峪之线占领阵地，进行忻口战役。
　　日军主力于10月8日后相继攻陷崞县、原平，13日开始向忻口阵地攻击。中国军队坚守阵地，进行反击，激战至14日，第21师师长李仙洲负伤，独立第5旅旅长郑廷珍及继任李继程接连阵亡，至16日，前总指挥兼第9军军长郝梦龄、第54师师长刘家麒壮烈殉国，官兵伤亡极重，战势呈胶着状态。
　　10月上旬，日军第2军主力向正定钳击，形势严重。第一战区抽出第1军团、第14军团、第3军、第38军等部，转用于娘子关占领既没阵地，归第二战区副司令长官黄绍竑统一指挥。
　　日军陷石家庄后，长驱南进。仅以其第20师团之一部向娘子关进攻，策应其第5师团之攻势。11日后进攻井陉、砭驴岭，中国守军第38军第17师迎击。14日突进苇泽关、旧关，被第一军团、第三军包围，消灭甚多，困守数据点，赖空投补给。惜中国军队火力不足，未能将其全歼，围攻至22日，日军仍负隅顽抗。
　　10月21日，日军被迫抽调第20师团全部及第109师团一部由冀南回援，第20师团对娘子关再兴攻击，第109师团由横口车站向测鱼镇、南漳城前进。中国军队第3军及增援之第41军调集未毕，迎击失利。娘子关侧背暴露，退守平定。第20师团于26日陷娘子关，30日进平定，第109师团进至昔阳，平定、阳泉相继失守，日军进逼太原。
　　第二战区司令长官阎锡山命傅作义守卫太原。忻口各部队为免于被围，于11月2日夜开始撤退，转移太原北郊，终以东山失陷，乃渡汾河西撤。娘子关方面撤下部队到达太原，日军已对太原形成包围，只好分路南移或西渡汾河。
　　11月6日，日军第5师团和蒙疆兵团向太原阵地进攻，8日由北城突入，守军向西山突围，太原陷落。日军9日陷交城，接连陷祁县、平遥后停止。中国军队退守子洪镇、韩侯镇、兑九峪。太原会战结束。
　　参加太原会战的中国军队，于会战结束后，其国民革命军第15军、第17军等部转进于晋东南高平、阳城等地；其第14军、第14军团等部转进于翼城、沁水一带。晋绥军各部转进于晋西山岳地带，与日军继续进行不间断的战斗，直至1945年日本投降为止。