日軍第5師團占領陽原和蔚縣後，於9月11日以第21旅團向廣靈進攻，先後突破守軍湯恩伯部第21師及第73師之防線。第73師傷亡尤重，該師第423團團長呂超然率部對日軍反擊，壯烈殉國。閻錫山命令第73師撤至廣靈以南地區。14日，廣靈城被日軍占領。日軍跟蹤追擊，15日猛攻廣靈南山口。
閻錫山嚴令第73師堅守廣靈南山陣地，不得再退，否則以軍法論處。該師長劉奉濱親自督戰，與日軍肉搏五六次，並在督戰中負傷。全師損失慘重，被迫轉移陣地。20日，日軍第21旅團向靈丘進攻，突破第73師陣地，占領靈丘城。日軍第5師團已迫近內長城附近。
9月18日，閻錫山製訂了將日軍放進平型關以內，加以圍殲的決戰計劃。
其方針是：誘敵深入至砂河以西地區，從恆山、五台山兩方麵發動鉗擊，並截斷平型關要隘，殲滅敵軍於滹沱河上遊盆地裏。
作戰部署為：平型關方麵，以第6集團軍總司令楊愛源（由副總司令孫楚指揮）指揮第33軍、第17軍，布防於平型關、團城口南北之線，右起五台山東北，排列獨立第3旅、第73師、獨立第8旅，迄於平型關正麵；北亙團城口，並列第17軍第84師和第21師。以上部隊首先憑險阻敵，然後主動向南轉移，隱入五台山，作為南機動兵團，待機出擊。
在北側雁門山，以恆山、雁門山為屏障，除第15軍布防於恆山外，以第101師在北婁口、大小石口、茹越口之間布防，重點置於茹越口。第19軍及第34軍（欠第101師）扼守五鬥山、馬蘭口、虎峪口、水峪口至雁門關、陽方口間之線，重點置於代縣、雁門關之間。
決戰地帶在砂河及繁峙城之間，以第34軍、第1預備軍和第2預備軍，加強主陣地防禦力量。第35軍作為機動兵團在寧武集結，向代縣東進，連同第15軍為北機動兵團，由傅作義指揮，從繁峙北翼展開。待第200旅將敵誘至繁峙主陣地時，南北機動兵團即對敵人發動圍攻。第33軍的第85師和第73師抄襲平型關，截斷敵人後方聯絡。
此決戰，共投入七個軍約八萬人，加上進至內長城線的第八路軍115師，總共近十萬人。
閻錫山對此作戰計劃和兵力部署十分滿意。他說：“給敵人布好口袋陣，讓他進得來，出不去。”他派朱綬光赴平型關、團城口、恆山，向孫楚、劉茂恩、高桂滋等傳達了以上作戰計劃。
閻錫山砂河決戰計劃，把日軍主要突擊方向判斷在平型關（在晉北長城內）。但在平型關方麵指揮作戰的6集團軍副總司令孫楚，則認為日軍主要突擊方向不在平型關，而在雁門關，攻占靈丘日軍隻是起牽製作用的遊動部隊，並非主力，因此不同意把這部日軍放進平型關內，而主張以第17軍和第33軍及第八路軍115師扼守平型關、團城口，相機出擊，配合雁門關方麵主戰場作戰。
第6集團軍總司令楊愛源同意孫楚的意見，並親自到太和嶺口向閻錫山陳述。第19軍軍長王靖國也讚揚孫楚的見解。因此閻錫山的決心發生動搖，即批準了孫楚的建議，以當時在平型關、團城口的部隊固守此地區，並將第17軍第21師向北翼延展，與恆山第15軍相連接，掩護恆山東側。
孫楚遵照閻錫山的新指示，向所屬各部隊發出堅守平型關、團城口並相機出擊的命令。但第17軍軍長高桂滋對此命令卻置之不理，仍按照閻錫山原計劃，作將日軍放進關內打的準備，打算在日軍攻擊時見機即退。
9月21日，**給第八路軍副總指揮彭德懷的電報中說：“閻錫山現在處於不打一仗，則不能答複山西民眾，要打一仗則毫無把握的矛盾中，他的這種矛盾是不能解決的。你估計放棄平型關，企圖在砂河決戰的決心是動搖的，這種估計是完全對的。他的部下全無決心，他的部隊已失去戰鬥力，也許在雁門關、平型關、砂河一帶會被迫地舉行決戰，然而大勢所趨，必難持久。”這種分析和預見，實踐證明是完全正確的。
閻錫山嚴令第73師堅守廣靈南山陣地，不得再退，否則以軍法論處。該師長劉奉濱親自督戰，與日軍肉搏五六次，並在督戰中負傷。全師損失慘重，被迫轉移陣地。20日，日軍第21旅團向靈丘進攻，突破第73師陣地，占領靈丘城。日軍第5師團已迫近內長城附近。
9月18日，閻錫山製訂了將日軍放進平型關以內，加以圍殲的決戰計劃。
其方針是：誘敵深入至砂河以西地區，從恆山、五台山兩方麵發動鉗擊，並截斷平型關要隘，殲滅敵軍於滹沱河上遊盆地裏。
作戰部署為：平型關方麵，以第6集團軍總司令楊愛源（由副總司令孫楚指揮）指揮第33軍、第17軍，布防於平型關、團城口南北之線，右起五台山東北，排列獨立第3旅、第73師、獨立第8旅，迄於平型關正麵；北亙團城口，並列第17軍第84師和第21師。以上部隊首先憑險阻敵，然後主動向南轉移，隱入五台山，作為南機動兵團，待機出擊。
在北側雁門山，以恆山、雁門山為屏障，除第15軍布防於恆山外，以第101師在北婁口、大小石口、茹越口之間布防，重點置於茹越口。第19軍及第34軍（欠第101師）扼守五鬥山、馬蘭口、虎峪口、水峪口至雁門關、陽方口間之線，重點置於代縣、雁門關之間。
決戰地帶在砂河及繁峙城之間，以第34軍、第1預備軍和第2預備軍，加強主陣地防禦力量。第35軍作為機動兵團在寧武集結，向代縣東進，連同第15軍為北機動兵團，由傅作義指揮，從繁峙北翼展開。待第200旅將敵誘至繁峙主陣地時，南北機動兵團即對敵人發動圍攻。第33軍的第85師和第73師抄襲平型關，截斷敵人後方聯絡。
此決戰，共投入七個軍約八萬人，加上進至內長城線的第八路軍115師，總共近十萬人。
閻錫山對此作戰計劃和兵力部署十分滿意。他說：“給敵人布好口袋陣，讓他進得來，出不去。”他派朱綬光赴平型關、團城口、恆山，向孫楚、劉茂恩、高桂滋等傳達了以上作戰計劃。
閻錫山砂河決戰計劃，把日軍主要突擊方向判斷在平型關（在晉北長城內）。但在平型關方麵指揮作戰的6集團軍副總司令孫楚，則認為日軍主要突擊方向不在平型關，而在雁門關，攻占靈丘日軍隻是起牽製作用的遊動部隊，並非主力，因此不同意把這部日軍放進平型關內，而主張以第17軍和第33軍及第八路軍115師扼守平型關、團城口，相機出擊，配合雁門關方麵主戰場作戰。
第6集團軍總司令楊愛源同意孫楚的意見，並親自到太和嶺口向閻錫山陳述。第19軍軍長王靖國也讚揚孫楚的見解。因此閻錫山的決心發生動搖，即批準了孫楚的建議，以當時在平型關、團城口的部隊固守此地區，並將第17軍第21師向北翼延展，與恆山第15軍相連接，掩護恆山東側。
孫楚遵照閻錫山的新指示，向所屬各部隊發出堅守平型關、團城口並相機出擊的命令。但第17軍軍長高桂滋對此命令卻置之不理，仍按照閻錫山原計劃，作將日軍放進關內打的準備，打算在日軍攻擊時見機即退。
9月21日，**給第八路軍副總指揮彭德懷的電報中說：“閻錫山現在處於不打一仗，則不能答複山西民眾，要打一仗則毫無把握的矛盾中，他的這種矛盾是不能解決的。你估計放棄平型關，企圖在砂河決戰的決心是動搖的，這種估計是完全對的。他的部下全無決心，他的部隊已失去戰鬥力，也許在雁門關、平型關、砂河一帶會被迫地舉行決戰，然而大勢所趨，必難持久。”這種分析和預見，實踐證明是完全正確的。