為增強忻口正麵防禦，閻錫山在16日命令第19軍迅速開赴金山鋪，歸衛立煌指揮。閻在電報中嚴飭該軍長王靖國：“此次戰事關係華北存亡，著該軍軍長戴罪立功，嚴督各旅拚死殺敵，以贖前懲。”並令第15軍軍長劉茂恩：“靈山又被敵突破，仰速集結兵力拚死恢複，以免影響戰局，並著嚴督所部死力抗敵，不得再有疏失。”
17日至19日，日軍對南懷化東北高地和官莊高地又發動數次猛攻，但均被守軍擊退。經多日激戰，日軍在忻口傷亡兩萬餘人，始終未能攻下南懷化，便轉攻大白水。19日後，已無力發動全麵性大規模進攻，隻能以小部隊實施局部攻擊。日軍“華北方麵軍”為加強第5師團進攻能力，以“中國駐屯軍步兵旅團”第2聯隊為基幹，配屬騎兵、工兵、戰車分隊組成萱島支隊，加入第5師團戰鬥序列，於22日到達原平。
24日，日軍第5師團長將萱島支隊投入戰場，再次向忻口地區守軍發動攻擊，將重點指向官莊以南及左翼的南峪、朦騰陣地。守軍頑強抵抗，日軍毫無進展。26日，日軍繼續攻擊。左翼守軍第83軍朦騰村陣地被日軍突破。中央與右翼守軍則將日軍阻於陣地前，進展甚微。27日，日軍從東西榮華村突破口向守軍賈村陣地猛攻。左翼朦騰村北高地被日軍攻占。守軍第10師一部反擊，將高地奪迴。此日，忻口前線全線激戰，敵我傷亡均重。日軍即以飛機轟炸掃射，並施放催淚性和噴嚏性毒氣，掩護步兵向守軍陣地逼近，均被守軍擊退。敵我處於對峙膠著狀態。
在正麵戰場激戰期間，第18集團軍（八路軍）在晉東北及晉西北地區廣泛開展遊擊戰，襲擊日軍側背及破壞日軍後方交通線，有力配合了正麵戰場作戰。
八路軍120師切斷了日軍由大同到忻口的交通補給線，115師打擊了蔚縣至代縣的日軍交通補給線，使進攻忻口日軍的彈藥，油料供應頻於斷絕，攻勢頓挫。日兵食不果腹，衣不禦寒，不得不以軍毯裹身，玉米充饑，傷兵不能及時後運，在塹壕裏**。129師第385旅第769團夜襲代縣以南陽明堡日軍前線機場，燒毀敵機24架，使敵軍攻擊力量大損。
蔣介石於10月17日致電朱德、彭德懷：“貴部林師及張旅，屢建奇功，強寇迭遭重創，甚堪嘉慰。”
忻口前線守軍與日軍對峙20餘日，日軍無力前進，其後方及交通線又受到八路軍遊擊戰嚴重威脅，陷於被動境地。但晉東守軍防禦失利，娘子關、平定、陽泉等地相繼失守，守軍部隊正向太原潰退。因此閻錫山於10月31日夜間決定，忻口地區地區守軍全線後撤。
11月1日，閻錫山致電衛立煌：“我晉東軍因受優勢之敵壓迫，正逐次向太原以東地區轉移中，除已令傅總司令在太原布置城防，以固我資源重地外，希貴部在蔡水塢、青龍鎮、天門關之線占領陣地，俟敵接近，一舉而殲滅之，並協助固守太原之傅（作義）軍依城野戰，以保衛太原。”
11月2日，衛立煌遵照閻錫山電示，下達轉進令：“軍以確保太原、防敵深入、協同友軍將其殲滅之目的，擬於本日（2日）夜，先向太原以北附近地區轉進，限4日午前到達指定線占領陣地。”忻口地區各兵團於2日黃昏，脫離陣地向後撤退，至此忻口戰役結束。
忻口戰役是全國抗戰後，國民政府軍與第18集團軍在戰區統一部署、密切配合下，所取得的正麵堅守與敵後機動作戰一次成功的防禦作戰，嚴重打擊了日軍銳氣，增強了中**民抗戰必勝的信心和士氣。中**隊英勇抗敵，高級將領身先士卒，視死如歸壯烈殉國；廣大官兵舍生忘死，堅守陣地20餘日，且迭次出擊，殲敵三萬餘人，阻止了日軍南進，大耗了日軍兵力，達到了分散日軍、各個擊破之效，符合“持久消耗”的戰略總方針。
1938年3月12日。**中央主席**在延安舉行紀念孫中山逝世13周年及追悼抗戰陣亡將士大會上，致演說詞中道：“八個月來，陸空兩軍都做了英勇的奮戰，全國實現了偉大的團結，幾百萬軍隊與無數人民都加入了火線，其中幾十萬人就在執行他們的神聖任務中，光榮地壯烈地犧牲了。這些人中間，許多是國民黨人，許多是**人，許多是其他黨派和無黨派的人。我們真誠追悼這些死者，表示永遠紀念他們。從郝夢齡、佟麟閣、趙登禹、劉家琪諸將領到每一個戰士，無不給了全中國人民以崇高偉大的模範。中華民族決不是一群綿羊，而是富於民族自尊心與人類正義心的偉大民族……郝夢齡將軍等的熱血是不會白流的，日本強盜被趕出中國誰能說不是必然的！”
17日至19日，日軍對南懷化東北高地和官莊高地又發動數次猛攻，但均被守軍擊退。經多日激戰，日軍在忻口傷亡兩萬餘人，始終未能攻下南懷化，便轉攻大白水。19日後，已無力發動全麵性大規模進攻，隻能以小部隊實施局部攻擊。日軍“華北方麵軍”為加強第5師團進攻能力，以“中國駐屯軍步兵旅團”第2聯隊為基幹，配屬騎兵、工兵、戰車分隊組成萱島支隊，加入第5師團戰鬥序列，於22日到達原平。
24日，日軍第5師團長將萱島支隊投入戰場，再次向忻口地區守軍發動攻擊，將重點指向官莊以南及左翼的南峪、朦騰陣地。守軍頑強抵抗，日軍毫無進展。26日，日軍繼續攻擊。左翼守軍第83軍朦騰村陣地被日軍突破。中央與右翼守軍則將日軍阻於陣地前，進展甚微。27日，日軍從東西榮華村突破口向守軍賈村陣地猛攻。左翼朦騰村北高地被日軍攻占。守軍第10師一部反擊，將高地奪迴。此日，忻口前線全線激戰，敵我傷亡均重。日軍即以飛機轟炸掃射，並施放催淚性和噴嚏性毒氣，掩護步兵向守軍陣地逼近，均被守軍擊退。敵我處於對峙膠著狀態。
在正麵戰場激戰期間，第18集團軍（八路軍）在晉東北及晉西北地區廣泛開展遊擊戰，襲擊日軍側背及破壞日軍後方交通線，有力配合了正麵戰場作戰。
八路軍120師切斷了日軍由大同到忻口的交通補給線，115師打擊了蔚縣至代縣的日軍交通補給線，使進攻忻口日軍的彈藥，油料供應頻於斷絕，攻勢頓挫。日兵食不果腹，衣不禦寒，不得不以軍毯裹身，玉米充饑，傷兵不能及時後運，在塹壕裏**。129師第385旅第769團夜襲代縣以南陽明堡日軍前線機場，燒毀敵機24架，使敵軍攻擊力量大損。
蔣介石於10月17日致電朱德、彭德懷：“貴部林師及張旅，屢建奇功，強寇迭遭重創，甚堪嘉慰。”
忻口前線守軍與日軍對峙20餘日，日軍無力前進，其後方及交通線又受到八路軍遊擊戰嚴重威脅，陷於被動境地。但晉東守軍防禦失利，娘子關、平定、陽泉等地相繼失守，守軍部隊正向太原潰退。因此閻錫山於10月31日夜間決定，忻口地區地區守軍全線後撤。
11月1日，閻錫山致電衛立煌：“我晉東軍因受優勢之敵壓迫，正逐次向太原以東地區轉移中，除已令傅總司令在太原布置城防，以固我資源重地外，希貴部在蔡水塢、青龍鎮、天門關之線占領陣地，俟敵接近，一舉而殲滅之，並協助固守太原之傅（作義）軍依城野戰，以保衛太原。”
11月2日，衛立煌遵照閻錫山電示，下達轉進令：“軍以確保太原、防敵深入、協同友軍將其殲滅之目的，擬於本日（2日）夜，先向太原以北附近地區轉進，限4日午前到達指定線占領陣地。”忻口地區各兵團於2日黃昏，脫離陣地向後撤退，至此忻口戰役結束。
忻口戰役是全國抗戰後，國民政府軍與第18集團軍在戰區統一部署、密切配合下，所取得的正麵堅守與敵後機動作戰一次成功的防禦作戰，嚴重打擊了日軍銳氣，增強了中**民抗戰必勝的信心和士氣。中**隊英勇抗敵，高級將領身先士卒，視死如歸壯烈殉國；廣大官兵舍生忘死，堅守陣地20餘日，且迭次出擊，殲敵三萬餘人，阻止了日軍南進，大耗了日軍兵力，達到了分散日軍、各個擊破之效，符合“持久消耗”的戰略總方針。
1938年3月12日。**中央主席**在延安舉行紀念孫中山逝世13周年及追悼抗戰陣亡將士大會上，致演說詞中道：“八個月來，陸空兩軍都做了英勇的奮戰，全國實現了偉大的團結，幾百萬軍隊與無數人民都加入了火線，其中幾十萬人就在執行他們的神聖任務中，光榮地壯烈地犧牲了。這些人中間，許多是國民黨人，許多是**人，許多是其他黨派和無黨派的人。我們真誠追悼這些死者，表示永遠紀念他們。從郝夢齡、佟麟閣、趙登禹、劉家琪諸將領到每一個戰士，無不給了全中國人民以崇高偉大的模範。中華民族決不是一群綿羊，而是富於民族自尊心與人類正義心的偉大民族……郝夢齡將軍等的熱血是不會白流的，日本強盜被趕出中國誰能說不是必然的！”