由于在长治的抗日第一军只有一个团的兵力，难以抵挡河南日军的进攻。
灰狼于是命令进驻唐山根据地的川军364旅与一军11旅换防。部队连夜南下，赶赴长治。
当时在吕梁山区，太岳山区，五台山区还有晋绥军部队。但是他们为了保存实力，都没有出兵增援抗日第一军。
八路军总司令调第129师第3军分区赶晋城协助三旅和冀东独立旅阻击日军。
八路军第386旅第16团 调往长治，协助第二旅，川军364旅阻击日军。
八路军715团，716团调往运城，协助一旅，二旅阻击日军。
一些地方武装：太行军区第1军分区昔阳独立营也被要求随时准备进入长治。
就在山西省八路军和抗日第一军积极备战的时候，河南省一股日伪军从三门峡方向突破了八路军的阻拦，进入了运城地界，山西保卫战随即开始。
日军到达位于中条山附近的平陆县西郑村时遭到了一旅的阻击。
一路日军兵分三路从陌南、葛赵、柳湾进攻，一军一旅，二旅士兵在西郑村附近的山崖上利用防御工事阻击日军。
士兵们藏在类似地道战的坑道中，隔两三米挖个射击孔替换射击，成功阻止了日军从三门峡前往运城的步伐。
另外一路日军进入平陆县望原村 。
望原村属典型的黄土高原地貌，山大沟深，是中条山的心脏地带，战略位置关键。
一军一旅三团先头部队将日军主力诱至平陆县三门镇的望原村一带。
一旅三团，二旅三团在望原、淹底两个山头之间设伏。这两山之间有一道深沟，沟底是宽约30多米的洗耳河。
日军被诱来到这里，遭到一旅，冀东独立旅的凶猛打击，伤亡惨重。
日军另外一路从永济县进入运城。
永济县城西临黄河，东北紧靠峨嵋原，东南依枕中条山，当同蒲铁路南段之要冲，为晋陕交通之门户。
一旅四团，八路军715团，716团永济县城为中心，从中条山北麓的尧王台，经东、西姚温—孟盟桥—西文学到永济城北的丰乐庄至黄河东岸，赶筑了牢固的防御工事，并挖壕沟引入黄河水构成障碍。
日军到达中条山各隘口时与一军，八路军展开激烈战斗。
一军航空兵也对进攻运城的三路日军展开了猛烈的轰炸，迟滞了日军在晋南的攻势。
日军在魔鬼部队航空兵轰炸的间隙，命令炮兵轰炸抗日第一军和八路军的防线。但是轰炸仓促，时间短暂，未能取得预期效果。
三路日军始终无法突破抗日第一军和八路军的防线。
激烈的战斗持续了两天，三路日军始终无法进入运城一步。
第三天，一军航空兵集中力量轰炸了永济县城的日军。
已经布置完成的一旅炮兵，也对永济县城方向的日军展开了猛烈的轰炸。
日军遭到一军航空兵和一旅炮兵的猛烈轰炸，伤亡惨重。