就在日軍大舉進攻淞滬地區的時候，日軍在華北的攻勢也從來沒有停止過。平綏線方向，自8月8日南口戰役爆發之后，我軍不畏犧牲，拼死抵抗日軍的進攻，給予日軍極大殺傷。但是隨著板垣征四郎的第五師團全部加入戰斗，我軍壓力逐漸增大，最終因傷亡慘重，被迫于8月26日撤出戰斗。8月26日，第五師團占領懷淶。27日，東條英機率領的察哈爾派遣兵團占領延慶，同日察哈爾省會張家口陷落。
張家口失陷后，日軍察哈爾派遣兵團及板垣征四郎的第五師團，繼續沿平綏鐵路向西進攻。
閻錫山于8月28日于代縣太和嶺設立行營，部署與日軍展開大同會戰。參加會戰的部隊有晉綏軍王靖國第十九軍、李服膺第六十一軍、楊澄源的第三十四軍、趙承綏騎兵軍兩個旅、傅作義第三十五軍兩個步兵旅、陳長捷第七十二師和馬延守騎兵旅，西北軍劉茂恩的第十五軍等部。
金釗在接到消息后，經過和司令部的參謀們商議，決定命令李龍部放棄察東地區，退守綏遠，保衛綏遠。促使金釗決定放棄察東的原因有兩個，一個是，日軍一旦嚴平綏線攻陷綏遠，那察東的李龍部將陷入日軍三面包圍之中，孤懸敵后，處境將異常危險。當然這還不是主要原因，主要原因是金釗曾和傅作義合作，在包頭投資建廠，經過兩年多的發展，草原鋼城已經初具規模，現在的包頭已經成為北方重要的工業重鎮之一。而且金釗在包頭和傅作義建有秘密兵工廠，現在已經初具規模，雖然比不上閻錫山的太原兵工廠，但是也相差不遠。傅作義的三十五軍和李龍的八十軍都完全依賴包頭兵工廠進行補充，一旦包頭淪陷，對于三十五軍和八十軍的打擊是非常巨大的。而在金釗的印象中，在原來的歷史上，包頭最終還是淪陷了。所以為了保衛包頭，金釗命令李龍放棄察東，撤往綏遠的烏蘭察布，一旦晉綏軍在大同戰敗，李龍將率部在烏蘭察布擋住日軍的攻勢。當然了敵后作戰也相當主要，因此金釗還是讓李龍留下了一支游擊部隊，任命黃康為游擊縱隊司令，在察東一帶堅持敵后作戰。
9月1日，日軍坂垣第五師團以及東條英機察哈爾派遣兵團先頭部隊總兵力4.5萬人，在飛機和坦克的支援下，自張家口西進，過懷安向天鎮六十一軍陣地發起猛攻。
閻錫山的部署是以李服膺第六十一軍七個團守天鎮、高陽，堅決阻擊日軍進攻，以王靖國第十九軍九個團位于大同以東聚樂堡一線接應六十一軍；楊澄源第三十四軍、西北軍劉茂恩部十五軍集結大同以南渾源、東井集一帶隨時增援；以趙承綏騎兵軍兩個旅集結大同以北興和一線；以傅作義第三十五軍共九個團加兩個騎兵旅一個山炮團一個野炮營集結東豐鎮和北得勝堡地區作為北線兵團。以此三部作為十九軍和六十一軍的接應部隊，協助阻擊日軍進攻。從南口突圍出來的陳長捷第七十二師加上新編獨立第四旅編成預備第一軍由陳長捷任軍長，集結在大同以南應縣。孫楚第三十三軍孟憲吉獨立第八旅、章拯宇獨立第三旅集結龍泉關、平型關之間也作為預備隊。此兩部為整個大同會戰的總預備隊。
這是晉綏軍繼1926年與國民軍展開的大同保衛戰后第二次大同保衛戰。蔣介石對這次作戰興趣非常高，期望以善守聞名的晉綏軍在日軍進攻面前能夠再次創造大同保衛戰的勝利。
李服膺的六十一軍把主戰場選擇在天鎮，在天鎮擺了六個團，高陽只有一個團，企圖在天鎮給日軍以重大殺傷后，以王靖國十九軍以及其他后繼部隊給予反擊。李服膺統帥的六十一軍，是由其抗戰前率領的六十八師改編而成，是個正如當年被人戲為“小師加大旅”的“軍”，兵力欠缺得很。其兵力不過一師多人。從敵我雙方兵力上講，守軍李服膺的兵力與日軍相差甚遠。
李服膺接到閻錫山的命令是，“堅守三天，拒敵西進！”當時李服膺認為以自己一軍之力堅守三天當不成問題，于是欣然領命。但是戰斗一開始，李服膺便知道自己低估了日軍的實力，這三天也不是那么好過的。
六十一軍將士進入陣地的第二天，日軍就發動了攻勢。日軍先用小股步兵沖到陣地前猛烈射擊，試探火力，誘惑我守軍部隊主動暴露火力。如果是金釗，李龍這樣和小鬼子的交過手的將領，必然一眼就看穿了小鬼子的詭計，但是六十一軍將士，根本毫無對日作戰經驗，見日軍來攻，紛紛開槍還擊！以至于火力點完全暴露，這時小鬼子倉皇后撤。六十一軍的將士們，一個個興奮不已，認為小鬼子也不過如此，一打就跑，他們哪里知道，噩夢才剛剛開始。
很快天空中響起了馬達轟鳴聲，日軍的戰機到了。日軍先用飛機低空輪番轟炸，繼而再用火炮猛烈轟山。每天如此輪番轟炸4、5次，持續4天4夜。最多時，一天竟有32架次日機在陣地上空狂掃濫炸。在雙方士兵還未正式照面之前，我守軍便在日軍的猛烈炮火下損失慘重。
還好雖然在日軍的轟炸下，六十一軍損失慘重，但是日軍步兵并沒有發動全面進攻，李服膺輕松的熬過了前三天，但是這時卻接到了閻錫山的電令，命令六十一軍“續守3天，掩護大同會戰。”李服膺無奈只得欣然領命。
但是接下來的三天更加難熬，第五天的時候，日軍展開了全面進攻，天上是輪番轟炸的飛機，地上是呼嘯齊發的排炮，還有在坦克掩護下沖殺的步兵，敵人的攻擊力是很兇悍的。但是我六十一軍官兵同仇敵愾，以拼死精神頑強拼搏，殺退敵人一次又一次的進攻……。(。如果您喜歡這部作品，歡迎您來（本站）訂閱，打賞，您的支持，就是我最大的動力。)