屯在阳泉的日军本身兵力并不多，是为**混成第大队、辎重兵中队、兵力不过680，但也就在娘子关刚开始遭到攻击时，再有约约800人第１军复员回国士兵之的火车，刚好到达了娘子关，而另一列载有复员士兵的火车则是到达了阳泉。这样一来，阳泉、娘子关据点，也就等于临时新增加了１200兵力，这些本是复员回国的日本兵奉命就地参加作战，由兼任阳泉的警备队长的**步兵第１大队长德江光中佐。
这样日军在阳泉城内的兵力也至少有了１１C，他们利用据点、街道房屋进行拼命死守，同时组织了一部分兵力实施逆袭。
但发起逆袭的部队几次进攻都被１29师给击退，不得不全部转让防守状态。
整个8月20日的晚间，在阳泉以东以西的日军各分散据点，均遭到１29师的攻击。彻夜激战之后，沿线的铁路、桥梁均遭到破坏；在阳泉以西至测石沿线的车兴镇、坡头、测石等据点已被摧毁；阳泉煤矿的地上动力、机械、运输设备等也已全被破坏。
而驻于寿阳的原田寅良中佐指挥的**步兵第4大队，在8月20日夜间遭到攻击时，城内仅有两个小队的兵力。当夜22时前后接到驻盂县的第3中队长电报“受到优势的八路军包围攻击，正在苦战中”。2点左右，原田大队长接到电话报告“马首、芦家庄有很多的八路军集结”随后以寿阳与以南铁路沿线各据点的电话全部中断，因而情况不明。但实际这个时候首、上湖等据点，已被１29师所攻占。
尽管原田寅良佐，从有限的兵力中，抽出约30人编成了一个混成小队携带步兵炮１门往寿阳东北约30公里的盂县增援，但这个时候，第3中队在盂县以北的下社、中社、上社、南村以及在盂县以南的据点均已被摧毁，尚剩的残存兵力正逃向盂县。
而旅团司令部位于太原、属于太原以北同蒲路沿线及西北方向静乐一带的**混成第9旅团，在8月20日晚遭第１20师部队的攻击，旅团长池上贤吉少将街道的报告是“铁路、公路、桥梁、通讯线路均被破坏。驻于县的**步兵第39大队受到较大的打击在县以南约１5公里的豆罗、在县以北约１5公里的播明等据点，均被摧毁，驻于县至以西静乐公路沿线的部队，亦受到严重的打击。
大队部位于县的**步兵第39大队，以第１中队位于县西北约8公里的解原镇；第2中队位于县东南约8公里的董村；第3中队则控制位于静乐县及周围附近；第队部署在县以西约25公里的三交镇。八路军第１20师于8月20日在破袭同蒲路北段的同时，便对由县向西至静乐的公路进行了破坏摧毁了沿途的众多日伪军据点。
在进攻静乐以东约25公的康家会时，驻静乐的日军第3中队长亲率余人乘汽车前往增援果在途中遭到八路军的伏击，除几个人逃脱外全部被歼。
而１军下属的驻于县的柳下重治少将指挥的**混成第3旅团驻汾阳的若松平治少将指挥的**混成第１6旅团，也遭到了猛烈攻击铁路、公路沿线的不少据点都被１20师、１29师所摧毁，铁路、公路和桥梁也遭破坏。
由于筱义男地第１军司令部。对八路军地这次大规模进攻。事先毫无所知。防而守在铁路沿线地日军各部队。因情况严重而突然。慌乱中居然没有将这次袭击情况向上报告。直到8月21１日晨。军司令部地通讯课。才从电话地旁听中。才知道正太铁路正在遭到八路军地全面破袭。随之。第１军参谋长田中隆吉当即命令军司令部作战参谋朝枝繁春大尉。于21１日下午搭乘侦察机。对正太铁路进行了一次空中侦察。
根当天空中侦察地情况。军司令部随即召开了参谋会议。确定令所属部队加强现地防守、搜集情报、准备反击。会后。军令部随即又临时由军司令部内抽调出地约人地混合小队。由负责后勤地参谋泉莱三郎中佐、作战参谋朝枝繁春大尉率领。去阳泉实地了解**混成第团地情况。以确定之后地作战。
八路军以主力沿正太路进行重点破袭成功后。对有些(本书转载1文学网 .6.)要点并未久驻。而是随即撤出。所以第１军对此进行分析认为。当八路军开始攻击时。日军两列载有复员部队地火车偶然到达了娘子关和阳泉。八路军可能以为其作战行动。事先已被日军侦知。因而停止攻势。
而此时泉莱、朝枝指挥地那支40人地混合小队在乘火车到达榆次后。改
。再经3天地步行。并历经沿途多次小战斗。方才到寅良中佐指挥地**步兵第１队所防御地寿阳。以后又由**混成第团各部队分程护送。沿途通过被拆毁地铁路、炸断地桥梁、被摧毁地据点、烧毁地车站。又经地步行。方才到达阳泉。
这样筱义男地第１军司令部、多田骏地华北方面军司令部。在弄清情况后。随之调动部队向正太路沿线增援。并下令驻于平汉路北段地部队。在铁路沿线地区对八路军进行扫荡。第１军司令部地命令下。共调集了１步兵大队配属炮兵。以6路展开了对在正太铁路以南昔阳、和顺地区地１29师地合围。
**混成第团，以所属**步兵大队，及配属第36师团的１个步兵大队，在西部**混成第9旅团的配合下，由平定、和顺向西，由辽县、榆社向北，对正太铁路以南的马坊、松塔、安丰地区之１29师，进行包围。
**混成第9旅团，以所属3个步兵大队，及配属第36师团、第师团各１个步兵大队，由榆次、太谷向东进攻，与**混成第团配合，从东、南、西、北（正太铁路之警备部队，对阔郊、松塔、横岭村、马坊、安丰地区的１29师部队进行合围。
预定**混成第9旅团于8月30日、**混成第团于9月１日开始行动，2日到达其预定地区。
但１29师的部队对军这次扫荡早有了部署，在形成合围之前，越出了包围圈，当日军**混成第9旅团、**混成第团在经两天扫荡，而于开始返回时，１29师一部于6日，在榆社县以北约20公里的双峰镇，突然包围了**混成第团一部约，并将其歼灭。而此时，为从战役上策应第１29师打破日军的合围，根据八路军总部的命令，晋察冀军区以主力团向正太路阳泉以北盂县地区之敌军出击，迫使阳泉、寿阳以南的敌军增援盂县。第１20师则对同蒲路县至太原这一区段进行破袭，以牵制敌人对１29师的进攻。
9月１C日，八路军总部下令结第一阶段的作战，作第二阶段的作战准备。这个阶段的作战，仍然是破袭日军赖以运动的交通线，继续扩大战果，重点是摧毁敌交通线两侧及深入至根据地内的据点。9月１6日，八路军总部规定各部队的任务为：第１20师以主力对同蒲铁路北段宁武至东南的轩岗段进行彻底破坏，再次切断同蒲铁路北段的交通。晋察冀军区以主力破坏源至灵丘之公路，并攻占源、灵丘两城。第１29师重点破袭榆社至辽县公路，攻占榆社、辽县两城。
第１29师第386旅、385旅、西抗日决死第１纵队等部队，也于9月22日向**混成第团守备在辽县至以西榆社及公路沿线的**步兵第１3大队展开进攻。
而此时，9月22日开始，晋察军区以8个团、3个游击支队、两个**营的兵力对驻源的**混成第2团**步兵第队，驻灵丘的第26师团－**步兵第１１联队，连续开始攻击。虽然由于源城内敌人顽强抵抗，晋察冀军区未能攻克源城。但**步兵第队在东团堡的第队及在城东三甲村等十多处据点，至26日均被摧毁。
其第队于最后是后，在墙上写下了“天皇陛下万岁”后，全部被歼。
就源地区作战开始后，独混成第2团长人见与一少将当即集结部署在张家口附近的各据点部队约3000人，于9月28日展开增援，并进抵源。而随后，在大同的第26师团以**步兵第１2队长－坂本吉太郎大佐指挥第2大队向灵丘方向增援。由于这两路日军进展较快，晋察冀军区随即结束了在源、灵丘地区的作战。
30日，歼灭守敌约余人后，第１29师收复了榆社县，摧毁了公路沿线的常家会、王景村、铺上、管头等大小据点。由于这个时候，日军**混成第团抽调**步兵第１１大队、**步兵第１2大队前来增援守备在辽县至以西榆社及公路沿线的**步兵第１3大队。所以第１29师当即作出决定，停止进攻辽县，将部队转移至以西的红崖头、官地>地区，准备伏击由武乡增援的日军，但１29师部队在开进中，却突然与一股日军发生遭遇，虽然在经约１5个小时激战后，１29师歼灭这股日军大部后，即撤出战斗。当伏击计划也因此而流产。