忻口是一個較大的村落，位于忻縣城北二十五公里外，同蒲鐵路貫通南北。
村西北部為紅土粱，粱北的雲中河流經忻口北的界河鋪後匯入滹沱河。滹沱河在此由南經靈山腳下折向東北。這樣，忻口村被夾在紅土粱與靈山之間，成為南北之間的天然屏障，易守難攻。
忻口西南側有一西南、東北向的山溝，名「紅溝」。此溝的內兩側有預先構築的國防陣地窯洞三十多孔，這次忻口防御戰的【中】央兵團指揮部就設在這里。
截至三月十六日，第二戰區忻口前線部隊已基本進入指定位置，佔領了陣地。
第二戰區作出進一步的調整部署︰將【中】央軍擔任的二十五至三十公里的正面防線再劃小分為三個作戰地區，將【中】央軍區分為三個兵團，分別防守三個作戰地區。這其中，右翼陣地指揮官劉茂恩，下轄第五軍、第九十七軍和新十七軍，負責東起龍王堂，西到界河鋪的防務，其間的南郭下、東西榮華、東西南賈為其主要作戰區域；【中】央陣地總指揮郝夢齡，副總指揮陳長捷，下轄第九軍、第六十一軍和軍，負責東起界河鋪，西至新練莊地區的防務，其中下王莊、弓家莊、舊河北等村與雲中河南的界河鋪、關子（官莊）、南懷⺝u河南）為其主要作戰區域；左翼陣地指揮官李默庵，下轄第十四軍、第十軍，負責東自新練莊，西至茹莊、南峪地區的防務，其中大白水、朦騰、茹莊、南峪等村為主要作戰地域。
忻口地區總預備隊司令長官為傅作義，下轄第三十二軍、第五十三軍及陸續趕至忻口集結的本部第三十五軍、王靖國第十九軍、劉建緒第六十七軍王陵基第七十八軍。應該說這樣的兵力配置」方方面面利益皆兼顧，日軍要突破這樣的鐵桶陣，非得hu 一番心血不可」更何況還有魯逸軒的第三十集團軍在一旁虎視眈眈，捕捉戰機。
十七日傍晚，原平失守，負責掩護陳長捷集團軍後撤的姜玉貞旅被日軍團團包圍，苦戰一夜，全旅無一人投降，姜玉貞旅長英勇殉國，最後全旅六千余人只剩下五百多突圍。有感于姜玉貞旅的忠義，國民政府軍事委員會授予姜玉貞旅「榮譽旅」稱號，永遠保留建制。
日軍攻佔原平以後，立即派出一個獨立混成旅團，對忻口守軍防線進行全面攻擊，實施戰役偵察。
十八日晨八時許，日軍在四十余架飛機、近百輛坦克和猛烈炮火的掩護下，集中兵力，向【中】央兵團南懷化陣地發起猛攻，企圖從中間突破，一舉攻下忻口守軍主陣地。激戰至十時許，南懷化沿雲中河陣地被日軍火力摧毀」守軍傷亡殆盡。由于援軍未能及時趕到，日軍乘機渡河，突破南懷化陣地，並繼續向縱深發展，攻佔了1300高地。
郝夢齡以第二十一師的第一二五團、第一二四團堵截反擊，經奮戰後，于中午一點左右奪回1300高地，將日軍壓迫于雲中河南岸。此時，左翼兵團閻莊陣地亦有一個旅團的日軍突入」但第十軍堅強反擊，將日軍擊退。衛立煌與傅作義判斷︰當面之敵在猛攻受挫後損失慘重，勢必整頓態勢，並求得增援後方可再行攻擊。
為乘機轉移攻勢、殲滅當面日軍，衛立煌致電閻錫山，請準以預備軍一部從【中】央地區出擊。閻錫山為使主力部隊作戰容易，又令左、右兩翼軍積極向敵後活動，破壞並阻止日軍增援︰同時，將配屬左翼軍的獨立第8旅孟憲吉部與第引師郭宗汾部轉隸【中】央草。
十九日夜，總預備軍參加反擊之第十九軍、第三十二軍、第三十五軍、第五十三軍、第六十七軍、第七十八軍等部，均進入待戰狀態。各兵團的反擊部隊亦已準備完畢。二十日凌晨二時許，忻口守軍開始全線出擊。
主要反擊方向的【中】央兵團方面，我六個軍將士如出鬧的猛虎，向南懷化日軍反擊。戰斗開始後，日軍援軍迅速投入戰斗，亦實施攻擊。雙方爭奪極為激烈。董其武旅擊退日軍連續四次沖擊，旅長董其武負傷不下火線，堅持指揮戰斗；第二十一師師長李仙洲、新四旅旅長于鎮河亦在戰斗中負傷。左翼兵團方面，第十師向閻莊以東之舊練莊日軍反擊，第第196師向衛家莊、麻港日軍反擊。戰斗開始後，第十師于拂曉攻佔練莊︰與此同時，衛家莊日軍亦攻入該師大白水左翼陣地。李默庵當即抽調第第196師主力繼續向衛莊、麻港攻擊。
右翼兵團方面，當第十五軍抽調部隊準備向桃園村日軍反擊之際，日軍一個旅團亦由南郭下渡過滹沱河向靈山陣地進攻。守軍頑強抗擊。激戰至夜，日軍被壓迫于滹沱河南岸至靈山腳下一線。
至二十日上午，數十力軍隊絞殺于東西寬度三十公里、南北縱深二十余公里的忻口左中右三線陣地，每一個陣地都要經過反復的爭奪，血流成河，戰況極為慘烈。
中午十一點，忻口上空，鋪天蓋地的戰機群，突然從南方和東南方的天空出現，中日雙方殺紅了眼的軍官和士兵，略一抬頭打量，便又投入到眼前的廝殺中。
如今的西南空軍，飛行大隊已經擴編為擁有六個戰斗機中隊、六個轟炸機中隊和三個運輸機中隊及一個偵察機中隊的大單位。此次安家軍一口氣在山西投入了三個大隊，分批次對忻口一線的日軍進行全面打擊。
依舊是老的攻擊樣式，先是s3高空偵察機打頭陣，監控遠近五十公里的戰場空域，隨後便是護航的三個中隊的a26出戰斗機和三個中隊的a27戰斗機，最後就是執行轟炸任務的主角∼b1、b2轟炸機中隊。
幾乎是一瞬間，太陽的光線便被密密麻麻的飛機給遮擋住了，地面投下巨大的Yin影。
在對地攻擊中，三個中隊仿制于德國斯圖卡ju87俯沖轟炸機的b2轟炸機優越Xing能展現無遺。
這種轟炸機有著海鷗一般微微上揚的歪翅膀，後面的尾翼呈方塊形，肥胖的起落架讓人一看就感覺極其刺眼，此外讓人難以忍受的是該種機型的玻璃坐艙竟然高出機體許多，活象一個駝背的老人，整個飛機就如同一個銀色的烏鴉一般，極其丑陋。
但是，就是這種丑陋的飛機，在有經驗的飛行員手中，以九十度角垂直轟炸時誤差不會超過二十五米，對地支援的效果無與倫比。
因此，當三個中隊的斯圖卡開始對地面的日軍進行精確轟炸時，日軍就倒了大霉，坦克部隊、炮兵陣地、機槍陣地、被懷疑是日軍指揮部的地下掩體、騎兵部隊優先遭遇轟炸，一枚枚五十公斤、一百公斤、兩百公斤甚至五百公斤的炸彈，如雨點一般在日軍的頭頂上落下，炸得日軍鬼哭狼嚎。
而全木制的b1轟炸機，載彈量驚人，雖然不能進行俯沖轟炸，但在不太需要精確Xing的轟炸中，作用卻無可替代。因此，b1轟炸機深入敵後，對日軍位于作戰區域後方原平縣城內外的兵營、火車站、軍火倉庫等戰略要點，進行了無情的轟炸，整個原平縣城，到處都是閃亮的火光和爆炸騰起的硝煙，地面上的日軍慌亂躲避，死傷無數。
在空軍部隊突擊的同時，隱藏于整個戰場西部山谷中的魯逸軒，已經將四個師的裝甲及坦克部隊集中起來，列陣于晉中平原之上。
為了加強魯逸軒部的實力，每個步兵師均配屬了一個直屬坦克營，下轄一個輕型坦克連（十一輛引狼式輕型坦克）和兩個中型坦克連（22輛j2豹式中型坦克），集中四個師，那就是一百三十二輛坦克，在中日戰場上，這已經算得上是一股強大的鋼鐵洪流了。
進攻正式發起前，四個步兵師的炮團在s3高空偵察機的指引下，開始對日軍的防御陣地，進行集中轟炸。
四十八門150mm榴彈炮、九十六門120榴彈炮發出巨大的聲響，日軍瞬間就被前所未有的強烈炮擊給打懵了。
五分鐘後，炮聲停止，四個坦克營即以勢不可擋之勢，由茹莊村向東，沿三泉村、小河村、桃源村，一路向西突擊，一直殺到滹沱河邊，把日軍分割成互不相連的南北兩個部分。
坦克部隊後面，是四個具有強大打擊火力的機械化自走防空跑車連，每個連均喜備有二十四部防空炮車，這種防空炮車其實就是大妁子越野車的底盤加裝敝篷車座和拖斗，配備一挺12.7——口徑高平兩用機槍，可以在高速行進中打擊視野所及之敵人，算是步兵部隊能夠拿得出手的機械化突擊力量。
武裝到牙齒的安家軍步兵部隊，如同出鬧的猛虎，沿著坦克部隊打通的戰略通道，迅速進入，布置戰線。
在李君統率的第一七0師二萬六千將士牢牢地堵住日軍南進或者是北退的道路後，戰車部隊再次轉向，殺向忻口會戰日軍的後方中樞原平縣城，爭取一口氣端掉日軍的老窩。
新五師、新六師，緊緊地跟隨坦克部隊進行突擊，而第十七師則開始配合友軍，殲滅包圍圈內的日軍，忻口會戰進入了白熱化階段。