中路戰線連失軍師旅三員大將，頓時陣腳大亂。好在尚處于對日軍攻擊態勢之中，日軍一時還未全力反擊沖陣。此時此刻，由不得一絲的猶豫，衛立煌不退反進，命令左路李默庵部主動出擊，以分擔正面壓力。左翼兵團長第14軍軍長李默庵手下可是擁有好幾個中央軍德械師，火力相對較強。怎奈左翼山地相對平緩，不似右翼乃是陡峭的五臺山。所以，盡管李默庵攻勢如虹，但面對日軍大量的坦克車，依舊打得十分吃力。
平坦開闊的高地上，幾十輛坦克、裝甲車一字排開，伴隨著大量的鬼子兵嗷嗷叫著往上壓。守軍依靠一些平射炮打掉一些戰車后，免不了要捱日軍支援炮火的報復性還擊。日軍的炮兵那也是相當有水平的，在飛機和觀測氣球的指引下，打得相當準。只要中方的炮兵一露頭，馬上就能遭到毀滅性打擊。在日軍嚴密的步、炮、坦協同打擊下，板垣倒指揮著日軍壓制住了李默庵左翼的進攻。
當然，板垣的目標依舊是在中路。在壓制住左路之后，他再次由團城口集結援兵，用約400余輛汽車，滿載步兵增加中路進攻兵力。這個想法很簡單，如同日本的軍刀，只有當頭狠劈一刀，才能打開通往太原的大道。直接有效！
衛立煌當務之急是為中路尋找一位統兵的軍級大將，他心目中的人選是傅作義。可傅作義此時正擔任預備軍總指揮，忙著手上的一攤子事。為此，他鄭重推薦了晉軍小將陳長捷。此時的陳長捷名頭還不是叫得很響的，除了晉綏軍中人，衛立煌等外軍幾乎未聞其名。衛立煌相信能得到傅作義力薦的軍級將領必然不會差，于是陳長捷走馬上任。
陳長捷所面對的是一個軍心浮動，戰況危急的中路戰線。他一上任，馬上命令自己的主力部隊頂上第一線，穩住戰線。回過頭來，再行整理其余各殘部。他黑著個臉命令“三不許退”：無命令不許退，輕傷不許退，彈盡援絕不許退。否則軍法從事，執法隊可以就地處決！此令一下，等于斷了各部守軍的后路，唯有死守戰線這一條路。所謂置之死地而后生，自頒布“陳氏三章”后，各部安守其陣地，戰場的混亂局面，立刻為之一變。
而后就是疏通鐵路線運輸，往前線的只能是武器彈藥和補充兵員，往太原后發的只能是不能自理的傷兵，并劃定疏散各車的站點，有效防止鬼子飛機的轟炸。
再一個就是研究炮兵戰法。山西的炮兵向來不少，炮門類也比較齊全。為了保衛太原，閻錫山不惜調集了9個炮兵團支援一線戰斗，差不多趕上淞滬會戰的炮兵數量了。而且，有太原兵工廠的支撐，炮彈也不用愁，能打多少打多少！思來想去，找到了根源：晉軍炮兵怕死，不敢和敵軍展開炮戰！陳長捷火了，馬上命令所有炮兵要全部進入陣地，守著自己的大炮，同時把觀測所移到前沿步兵陣地上去，并由炮兵營長親自負責觀測。這種炮群集中，“百炮齊發，彈如雨落”的戰法，日軍就算是炮擊水平再高也沒有奈何，被炸得人仰馬翻。人家背靠太原，炮彈可以隨意揮霍，遠比日軍要來得猛烈。
就這，他還不過癮，將善于夜戰奇襲作戰的綏軍傅作義部孫蘭峰獨立第211旅派出去奇襲鬼子炮兵陣地，一口氣端掉了日軍的炮兵陣地。
這下，日軍炮兵已經不占優勢，“鋼軍”第五師團也架不住炮轟！沒辦法，只能采用支那軍隊的戰法，白天休戰以免挨炮，晚上出擊的干活！
炮頂住了，可空軍卻遠遠地落了下風。中央空軍“四大天王”之一的飛將軍劉粹剛帶隊支援忻口戰役，在一次迫降時，由于缺乏夜航設備，意外地與地面一座魁星樓相撞，頓時機毀人亡。天王尚且如此，更何況其余人乎？面對機種新穎、訓練時間長的日空軍，中國空軍難有招架之力，守軍幾乎吃盡了飛機的苦頭。
打擊日軍機場，摧毀敵人飛機，則成了參戰部隊的一個重要使命。第一個有斬獲的乃是八路軍劉伯承129師陳錫聯769團。
在忻口正面作戰正激烈的時候，八路軍為配合作戰，派129師第769團由東冶向原平縣東北山地挺進，側擊從雁門關向忻口進犯的日軍。部隊在行軍途中，他們發現日軍的飛機兩架、三架，頻繁地起飛降落；從他們頭上掠過，去支援忻口日軍步兵的進攻，去轟炸太原。害得這769團時而要隱蔽躲避，煞是惱人！陳錫聯據此判斷，周圍一定有日本人的飛機常場。搞了它算逑的！
經過向老鄉打聽，才知道隔河10里外的陽明堡鎮附近果然有個飛機場。經過偵查、調查，得知機場的飛機共24架，分三列停放，每列8架。白天輪番去轟炸太原、忻口，晚上停在這里。日軍一個聯隊駐在陽明堡街里，機場里只有一小股守衛部隊。看來，日軍正忙于進攻忻口，南攻太原，根本沒想到八路軍繞到背后揍他。好機會！打他一個出其不意，殲敵飛機還是有把握的！
果不其然，八路軍769團輕松殺入了機場，將日軍24架飛機炸了個一架不剩。消滅了那個守衛隊不說，還再半路布設了一個口袋陣，將前來增援的一個日軍大隊給消滅了大半。殺敵五百余人，繳獲槍支300余枝。
無獨有偶，陳長捷也命令炮兵專門安排對付日軍的前沿機場。幾天轟擊一次，每次都能炸得一些成果。幾次炮擊下來，板垣也泄了氣，不得不放棄這個簡易機場，撤往原平。
日軍空地火力被遏止住，陳長捷不敢放松，馬上命令部隊搶修工事——猛挖戰壕。看來晉綏軍大多是善于防守，這工事修得，部分甚至達到了三防（防空、防炸、防毒）的質量標準。
如此，在火力占優，工事堅固，將士死命防守的基礎上，板垣還真是一時沒了轍。幾次派重兵出擊，總是同樣的下場：先是被晉軍輕重火炮猛炸，而后再面對牢固的工事層層攻堅。這傷亡大的海了去了！
就這還不算，還有更橫的部隊，居然要主動出擊鬼子。這個被安排到中路一線的乃是黔軍陳鐵（黃埔1期）第十四集團軍八十五師。那天天剛拂曉，準備偷襲的日軍正遇到出擊的八十五師，吃驚之余，連子彈都來不急上，兩軍揮起刺刀就肉搏開了。經過一場殊死相搏的白刃遭遇戰，黔軍奇跡般地將鬼子挑翻在地，不僅日軍手里奪取了陣地，還堅守陣地十余日。
陳長捷固守中路正面，頗得衛立煌的支持與贊許。陸續調集部隊達到一百個團，近15萬人參與作戰。最激烈的日子，一天竟有11團被打光的紀錄！可見日軍進攻的瘋狂！
由于守軍抵抗頑強，日軍的全力進攻沒有取得任何效果，相反卻損失慘重。傷亡3000多人，部隊疲憊不堪。截至19日，已經沒有較大的、成編制的日軍部隊發動新的進攻，只有一些零星小規模的攻擊，甚至是偷襲。
無奈，日軍“華北方面軍”開始為第5師團增加兵力，以“中國駐屯步兵旅團”第2聯隊為主力，配以坦克、裝甲汽車、工兵爆破隊和騎兵分隊組成了萱島支隊，加入第5師團戰斗序列，并于10月22日到達原平，24日，萱島支隊投入戰斗。但由于由于上海方面戰事吃緊，日軍的“華北方面軍”第6、第16、師團和第5師團一部組成的國崎登支隊被派往上海地區，日軍在忻口地區的兵力已經捉襟見肘。為了湊數，在乎津地區擔任守備任務的日軍第109師團步兵第136聯隊的兩個大隊，及獨立混成第1旅團的機械化步兵聯隊被派到了忻口增援第5師團作戰。勉強保持住和中國軍隊陣地戰對峙的局面。
由于忻口中國守軍的勇敢作戰，日軍自10月13日開始進攻忻口中央陣地，到10月底，雙方激戰半月之久，日軍始終未能完全占領這些地區。在正面守軍頑強抗擊敵人的同時，我左右兩翼兵團則在五臺山及寧武山區對日軍后方不斷襲擾。八路軍在敵后接連收復寧武縣城、廣靈等地。打不開局面，板垣開始一籌莫展！