十月以后的华北战局，益陷于不利的情势；晋北敌军，逐步南侵，太原危在旦夕；石家庄失陷，敌军直扣娘子关，晋东也非常危急；沿平汉南下之敌，进攻彰德、卫辉，豫北也相继沦陷；其沿津浦进攻之敌，直扑德州，山东也岌岌可危；八方风雨，天地变色，使人对于战事不敢作万分的乐观之想。
从战略上说，山西为北战场之大侧面阵地；从地形上说，恒山在其东北，太行山在其东南，管涔山在其西北，吕梁山在其西南，层峦重叠，形势完固，为晋省天然屏障。自绥察不守，内长城一线拱手让敌，晋北屏障全失。十月初，敌以第五师团一部向五台山地一带警戒，关东铃木兵团由繁峙向崞县前进，本间旅团由雁门向原平前进，另以一部由朔县向宁武前进，企图直下太原。我为挽回危机，着眼于山西要地之确保；决定转用平汉线兵力，十月三日，命卫立煌将军统率四个半师，连夜由石家庄向太原以北地区集中，并以山西我军坚守崞县、原平，冀得延缓敌军攻势，作充裕之布防。（十月三日，李服膺伏法；李系六十一军军长，为阎锡山将军重要部属之一；阎初令李率部驰援南口，李抗令未发。敌军迫晋北，进占天镇，李竟不战而逃；阎乃下令拿办，判处死刑。其时，晋军残余疲惫，已失斗志，李服膺伏法，晋绥将士，始稍畏惧，不敢后退。）八日崞县失守，原平告急，十日，原平又失守。其时，我卫军大部已集中于忻口及其以西地区；敌以坂垣指挥之第五师团及关东军第一、第十二师团等部，约五万余人，于十月十三日，进攻我忻口阵地之南怀化高地。我军主力展开于龙王堂、界河铺、大白水、南峪之线，而以忻口附近为阵地轴心，会合山西我军，区分三个兵团，以刘茂恩将军为右翼兵团，王靖国将军为中央兵团，李默庵将军为左翼兵团，激战始于十三日，迄十八日，先后五日；我阵线稳固，且迭次出击，歼敌三千余人，造成华北各战斗中最有利之战果。郝军长梦麟、刘师长家麒均于是役殉国。我朱德将军之部，出没于雁门关、平型关、灵丘、广灵、蔚县一带，断绝敌军后路，敌缺乏粮食弹药，军心已动摇，有后退模样；卒以晋东局势急变，功败垂成，我军乃于十一月二日晚间，自动向太原附近转进。
在五台山云中山麓的盆地上，只有崞县附近比较险要，敌军取得崞县，攻占原平，循同蒲公路直下忻口，太原便在掌握之中。忻口位于盆地之内，在形势上并无制胜的把握。有一个日本士兵的日记上便说：“打到了忻口，再有两天，徒步行军，可以到太原了。”他们预料忻口以南，不会遭遇什么战斗了。我军却在忻口予敌以最重大的打击，可见地利不如人和。当时，十九军王靖国将军之部（姜旅）坚守原平，阻滞敌军南下；姜旅长亦遂殉难。十一日晚间，忻口之线开始接触，十三日战事剧烈，大挫敌军。十四日，各路协同总攻，我机出动助战，两军激战于南槐花镇，毙敌千余，我师长李仙洲将军中弹受伤，裹创再战。十五日以后三日中，我军续取攻势，敌以重炮、飞机、战车协同攻击，我郝军长、刘师长虽先后阵亡，阵线终不为所动；其坚强奋勇的精神，与淞沪战线南北媲美。战事紧张时，我八路军配合着友军正面御防，发动了深入敌军侧后的全线袭击。一二九师夜袭阳明堡，火烧敌方的飞机，一一五师积极活动于灵丘、广灵、涞源、阜平、曲阳、行唐之间，并更深入察哈尔和平汉线两侧，发动广泛游击战，克复冀西、察南十八个县城，一二〇师进入晋西北，就在神池、宁武、朔县一带活动，并派一支队深入大同附近，展开雁北的游击战。这是抗战初期全国军队统一作战的好现象。
近人王维屏氏评论晋东战役，感慨甚深。盖“南北纵列之太行山，为晋冀间之天然界限，其由河流横切而成之河谷，乃平原与高原间之通路，在军事上，易守难攻，为山西之天然要塞。如浮图峪在河北涞源县境，为拒马河之河谷，其西北有飞狐口，东南有插箭岭口，更南有倒马关，均为山西高原出击河北之间道，敌我争夺涞源者，即以此也。大紫口、长城岭口、龙泉关、百泉口、卧石口，为唐河、沙河、磁河及滹沱河之河口，娘子关乃滹沱河支流冶河之河谷。正太铁路自河北之石家庄，西过井陉，穿越太行，中经娘子关、阳泉、寿阳、榆次而至阳曲（太原），在榆次与同蒲路交轨。铁路所经之娘子关为新辟之山洞，而称故娘子关为旧关。井陉关亦称土门关，太行八陉之第五陉，在获鹿县西十里，平定县东九十里，古云：井陉之道，车不得方轨，骑不得成列。太行为控扼之要，井陉又当出入之冲也，是故正太线上，以井陉与娘子关间为最险要，其形势仿佛南口之与居庸关。”当忻口战事激烈时，敌军即积极进攻晋东以收夹击之效。十月十日，石家庄敌，以一部沿铁路南下，而以生力军第二十师团沿正太路西进。我为确保晋东，孙连仲、冯钦哉、曾万钟各部转移于太行山隘路，娘子关南北之线。十月十二日敌追踪而至。是时连日大雾，敌未敢轻进。我军布防就绪，敌骑亦至，仓卒应战，情势甚危。关之东南有山谷，名曰雪花山，较娘子关尤高，敌轻骑袭击，我军力战不敌，雪花山卒告不守，自此娘子关受制于敌。敌复以全力进攻娘子关正面，遭孙连仲部之坚强抵抗，其锋大挫；乃移其主力以攻旧关；其时旧关一部军队移守黑石关，力分势弱；冯钦哉部血战三昼夜，敌死伤千余，我亦力竭气衰。十五日，我孙连仲部与其他两部增援，包围旧关敌人，敌已被歼过半，旧关复得；而关外高地仍在敌手，旧关亦遂不能久守。二十二日，敌转用平汉线第十四师团前来解围，以一部向娘子关正面施行牵制攻击，以主力约四联队由横口车站（井陉东）向南障城鱼镇前进，企图包围我军侧背，我方感受后方之威胁，遂将正面之孙连仲部，转移于平定方面，并将预定增援晋北之孙震军转移晋东；时机迫切，移调不及，娘子关遂告失守。十月三十日，敌到达平定时，我拟以朱德部由平定西南山地向该敌侧击，不期晋阳发现敌约一旅团西进，此计划又不能如期实施；从此指挥失序，各部分离，阳泉寿阳相继陷落。（娘子关以西正太路上，寿阳为最险要，过此地势平坦，太原已无险可守。）太原危急，晋北有利阵线为之动摇；其时，我为挽回败局，十一月一日，曾命平汉线西侧之第十三军（汤恩伯将军部），迅速开太谷应援，终以运输困难，未及投合战线参加战斗，太原终以不保。
当太原危急时，我以保卫要点为目的，十一月二日，曾令晋北正面各军向太原以北青龙镇既设阵地转进，与晋东军协同作战，而以傅作义将军所部守太原城。晋北各部于二日晚间开始转进，因受敌空军猛烈轰炸，战车队跟踪追击，立足不易。卫总司令立煌不得已乃将阵地转移于太原东北郊，终以东山失守，受敌瞰制，不能不再行撤退；此时各部队以屡次转进，不免发生纷乱情形。守城傅军受敌炮空密集制压，太原城北即被敌冲入。傅将军见大势已去，即于九日晚间率部向西山冲出，太原亦遂告陷落。敌于占太原后，仍沿铁路进至太谷、平遥、汾阳之线，其攻势行动暂行停止；我军亦久困战斗，亟待整理，乃制定防守及整顿地区，加急补充。
晋东激战，平汉线正面之敌亦步步进迫。敌军主力为十四师团，辅以第六、十六两师团之一部。敌分两路进击，主力乃由铁路线南下，一部由宁晋、柏乡趋内丘，我军于十月十一日到达赵县元氏之线，翌日又被迫转移至柏乡之线，十四日退守内丘，因河北平原无地可守，兼以兵力单薄，十五日邢台又陷，邯郸、磁县亦于十七、十八两日先后不守；幸我汤恩伯军团于十八日赶赴安阳及漳河南岸之线，严阵以待；我吴克仁军亦于是时到达汤阴。其时，敌分三路渡漳河进犯，其在平汉线正面者为第六师团，由武安、观台犯我左翼者为第十四师团之主力，沿肥乡、成安、临漳企图攻我右翼者，为第十六师团之一部。十月十九日夜间，敌不断向我漳河铁桥炮击，另以一部便衣队混入难民群中，由观台东西保漳渡河，期掩护其主力之偷渡。东西保漳一带高地，于二十日上午已为敌所占。我关麟征军遂于二十一日拂晓开始攻击当面之敌，当被我二十五师将该高地夺回，将敌压迫于河岸，歼灭甚众；未几，敌又得河北方面之增援，再图反攻，自晓至暮，反复搏战，至夜半未停，敌我伤亡均重。旋以安阳以东辛店集附近，敌强渡而南，约有一联队之众；时我军久战，疲乏已极，乃停止攻击，占领阵地，与敌成对峙状态。敌军主力因前进受阻，伤亡甚多，二十三日即撤至邯郸、武安附近，拟由武安、涉县进窥晋南，威胁我平汉线之左侧背，同时声援山西之作战。我汤军团遂于二十四日推进至沿岸一带与敌对峙。其时，山西战事又告吃紧，我第十三军于十一月二日兼程往援，敌乘晋东胜利，平汉线上又向安阳附近攻击，我守军商震将军之部以实力薄弱，左右友军距离甚远，应援不及，安阳遂于十一月五日失陷，商军乃退守宝连寺东西之线。
其时，宋哲元将军所部集团军，在临清、堂邑、大名、内黄、南乐、清丰、濮阳之间，以协同平汉线正面友军，击破平汉线南下之敌，宋部乃以主力沿平汉线东侧地区前进，其骑兵部队于十一月五日占领南和任县，并将邢台以北之官庄车站占领，其步兵则向邢台攻击。六日清晨，我军已迫至邢台附近；不意敌一面由邢台西北增援，一面由邢台以南，沙河方面赶到步骑炮联合之敌向我夹击；且以敌机多架助战；敌我相持两昼夜，八日下午，任县竟被夺去。十日，邢台之敌向我反攻，十一日又因大名已失，敌攻广平甚急，我骑兵部队感受侧背威胁，十二日乃向卫河右岸移动。十一月六日我步兵进攻成安之敌，当晚占领县城，七日，敌由磁县增援，激战竟日，八日并由临洋以步骑炮之联合部队窥我广平。九日，复由广平西北向大名运动，十日，更以全力进迫大名，与我三十八师发生巷战，十一日县城遂失守。我军退守卫河南岸。敌占大名，以主力扼守城郊，以其一部进窥卫河。是时，华北敌军先以主力进窥山西，十一月九日，既占我太原，复转用其第六师团之主力于东战场，因此平汉线正面仅以第十四师团及十六师团之一部暂取守势，沿漳河及卫河北岸构筑工事，与我军对峙。
十一月初旬，晋豫战局与东战场之情势同时逆转，略如上述。此外，则绥远我军，亦以敌千田兵团，于十月十日，协同伪蒙军沿平绥线向归绥正面进攻，同时，以两联队之兵力，由凉城袭归绥侧背；十三日绥垣失守，十六日包头亦遂陷落。就军事言，这一时期，也可说是华北全局最黯淡的一刻了！