晋军精心准备的“大同会战”计划不仅无法实施，更有被日军两支主力部队合围于晋北的可能。为了应急，阎锡山只能命令在雁门关随从保护自己的孟宪吉独立第八旅驰向平型关，增援转移到那里的第七十三师。又令第六集团军总部到大营镇（平型关后方）统一指挥第十七军高桂滋的第二十一师、第八十四师和从广灵退下来的第七十三师（王思田代理师长），以及孙楚第三十三军的孟、章两个独立旅，在平型关、团城口一线布防，拒止板垣征四郎的西进。
面对来势汹汹的日本陆军第五师团，阎锡山只能忍痛放弃“大同会战”的计划，命令在雁北作战各作战军全数撤至于雁门山以南，依靠恒山、雁门山为侧背屏障，东向平型关方向，对侵入灵邱的第五师团主力进行会战。但是由于侧后东条英机的察哈尔派遣兵团的威胁，晋军不得不仍以半数的兵力部署于恒山、雁门山线上，面对腹背受敌的局面。晋军不得不两线布防，难以集中力量，很多兵力事实上置于无用之地。
平型关在雁门关之东，今山西省繁峙县东北与灵丘县交界的平型岭下，古称瓶形寨，以周围地形如瓶而得名。金时为瓶形镇，明、清称平型岭关，后改今名。历史上很早就是戍守之地。明时为内长城重要关口。正德六年（1511）筑岭口堡城，嘉靖24年、万历9年都曾增修。
平型关北有恒山如屏高峙。南有五台山巍然耸立，海拔都在1500米以上。这两山之间是一条不宽的地堑式低地，平型关所在的平型岭，是这条带状低地中隆起的部分，所以形势很险要。由于恒山和五台山都十分陡峻，成了晋北巨大屏障，因此这条带状低地便成为河北平原北部与山西相通的最便捷通道。站在关门上，平型岭东侧的大同地界如同俯视深谷，而关口以西的忻州地界却几乎与关岭平齐，放眼过去便是一马平川、无险可守的滹沱河谷。平型关的险峻和重要，由此可见一斑。一条东西向古道穿平型关城而过，东连北京西面的紫荆关，西接雁门关，彼此相连，结成一条严固的防线，是北京西面的重要藩屏，明清时代，京畿恃以为安。板垣征四郎不仅看重平型关独特的战略位置，而且看准了它还是******第一、第二战区的结合部，谙知兵法的人都知道，对于进攻者而言，防御一方两个建制单位之间的结合部往往就是最好的攻击点。
但是平型关虽然地处险要，但过于狭窄并不利于大兵团展开，因此在冷兵器时代一夫当关、万夫莫开的雄关在现代化的飞机和重炮面前只能成为防御者的“血肉磨房”。而阎锡山同人也对1927年他和奉军混战于灵邱、五台、繁峙地区时的辉煌胜利记忆犹新。
1927年6月，北伐军会师郑州，奉军溃败北撤，阎锡山自认时机成熟，决定悬挂青天白日旗，正式归属国民政府，公开与张作霖决裂，向奉军发起攻击，爆发了晋奉之战。但虽然开战之初，晋军占主动地位。但是随着奉军大军云集，晋军不得不退守山西。当时面对奉军张作相、万福麟所部，阎锡山便曾放弃正面防御，让奉军进入平型关内予以打击。
而这一他决定故伎重演，仍放纵日军逾越平型关，诱其深入到砂河以西地区，而后从五台山、恒山南北发动钳击，同时截断平型关险隘，把板垣征四郎和日本第五师团主力围歼于滹沱河上游的盆地之中。而为了实现“把敌人放进口袋里，给以狠狠的打击！”的战略目标，晋军主力在晋北地区完成了一场空前规模的大变阵。
第六集团军副总司令孙楚率第三十三军及高桂滋所部第十七军，连同前线撤下之第七十三师布防于灵邱至繁峙一线，阻止经灵邱西进的日本陆军第五师团，掩护大军从雁北撤入雁门山南部集结。第三十三军主力在南面驻于平型关；第十七军在北面，主力驻于团城口。构成平型关正面防御。
雁门山北侧，王靖国第十九军负责守繁峙城北茹越口以西沿雁门关既有阵地；以加入第十九军系列的方克猷独立第二旅守五斗山、马兰口、狐峪口。保持重点于雁门关方向。继续监视东条英机的察哈尔派遣兵团。杨爱源第三十四军守备北楼口西至茹越口，对平型关警戒，保持与恒山中刘茂恩机动军联系。第三十四军主力梁鉴堂第二○三旅守备茹越口，北调姜玉贞第一九六旅准备控制繁峙城一带，但是在傅作义第三十五军抵达宁武之前，暂停止于阳明堡以防日军南冲雁门关。
晋军与日本陆军第五师团，的决战地带选择于沙河以西至繁峙之间，阎锡山计划凭借繁峙既设之坚固阵地，以在南口战役中与日军较量过的预备第一军和有丰富作战经验的郭宗汾预备第二军作最终决战的主力，吸引日军强攻，消耗日军兵力，使之陷于苦战之中。然后出动五台山、恒山集结部队攻出，两面夹击，与日军决战，一举歼灭日军这个师团。而此刻八路军已经全军东渡黄河到晋中，以扩大正面的形势分头进军：第一二零师贺龙所部已经到达五寨、神池；第—一五师**所部，更与朱德总司令同步到达五台，周恩来、彭德怀等人更亲自到雁门关岭口和阎锡山商议第二战区作战方略。
此时的面对从东、北两线逼近山西腹地的阎锡山早已不再将开赴山西的前线的八路军视为主要威胁。反而颇想倚重对方。因此，双方迅速达成了八路军运用运动战和游击战的战术打击日军、配合晋军作战的协议。商谈中，阎锡山提出了计划在平型关、沙河、繁峙一线与日军作战的方案，要求八路军予以配合。就此，八路军副总指挥彭德怀迅速制定出了八路军方面的作战预案：以晋军主力坚守平型关正面，八路军第一一五师隐蔽集结于敌前进道路的侧面，从敌侧后夹击进攻平型关之敌。这一方案符合兵法中所谓“奇正相符”之理，更可以发挥晋军擅长防御、八路军擅长游击的特长，因此阎锡山当即表示同意。
此时的阎锡山显然并没有想来，自己苦心布署的决战方案会最终化为泡影，更没有想到此刻不过3万余人，入晋助战的八路军最终竟会在日后成为他的心腹大患，甚至不惜联合日本人来试图将其逐出山西境内。
但无论如何，诚如中国**的杰出战略家周恩来所说：“山西素为华北屋脊，东可瞰制平汉，远达伪满洲国境，既可阻断关东军与华北派遣军之联系，又可威胁平津；太行向东越平汉，跨津浦迄渤海之滨；南出豫北，跨陇海，弛聘黄淮江汉；北出平绥，挺进蒙古草原，可打通国际援助路线；西向连接陕甘。若突破三晋范围，由山地推向平原，由晋进而冀、察、绥、鲁、豫，再与山东、华中、华南连结，而成抗日战争的重心。山西群众基础好，人口稠密，物产丰富，有红军主力，阎与我合作抗日，将可造成数百万人民的游击战争。”在此后的抗日战争和国共内战之中一再证明：雄据群山，辐射平原，是逐鹿神州大陆绝不可少的战略支点；山西失之于人，则华北、中原不保；山西据之于我，则天下大定。
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注1：吴俊升—原籍山东历城人，20岁加入清军骑兵部队。由于作战勇敢，以功提升五次，迄光绪三十四年(1908年)，已经官至奉天(今辽宁省)后路巡防队统领，候补总兵，与张作霖、冯德鳞，马龙潭被称为奉天的四大军事重要人物。辛亥革命爆发，担任黑龙江督军兼行暂署黑龙江省长、黑龙江省长。民国11年(1922年)，第一次直奉战争爆发，吴俊升被任为奉军后方警备。奉军战败后，北京政府顺从直系分裂奉系的企图，任吴为奉天督军。但吴俊升为忠于张作霖，通电拒不受命。
奉军将领郭松龄在滦州举兵反张，先后攻占锦州、新民，逼近奉天(今沈阳市)。吴俊升临危授命讨逆军总司令，在巨流河畔亲率骑兵由辽中间道奔往郭松龄司令部驻地白旗堡，到后，先烧了郭军的军械弹药，粮秣仓库，使郭松龄力穷势绌终而溃败。
民国16年(1927年)，张作霖自任陆海军大元帅，以吴为东三省保安总司令，晋升为陆军上将，授兴威将军。民国17年(重928年)5月，奉军为北伐军所败，张作霖决定撤军出关。6月3日，张乘专车离京，吴俊升闻讯远迎至山海关，二人同乘一节车厢回奉。4日清晨，行至皇姑屯附近，触发了日本关东军预埋炸药，车厢被炸毁，吴俊升被铁路道钉穿入脑部，当即丧命，时年65岁。张作霖受重伤，当晚死去。<div>