娘子關兩點須集結重兵，實行堅守，以使主力在太原以北取得勝利。
”毛澤東判斷：進入山西之敵，總數不過兩個半師團，為确保晉北占領區，又須分兵守備。
因此，到達忻口一帶作戰者不過1個師團左右。
如果我方部署适當，是有可能暫時破壞敵之攻擊計劃的。
并指出，此次戰役夫鍵在于以下3點：1.娘子關，龍泉關之堅守；2.正面忻口地區之守備與出擊（出擊是主要的）；3.敵後方之破壞。
為達上述目的，毛澤東提議：國民政府軍事委員會應速派主力軍三四個師至娘子關；第14集團軍的4個師擔任正面出擊兵團之主力，晉軍以2個師階助出擊，其餘擔任守備；八路軍第115、第120師主力擔任從東、西兩方破壞敵之側後縱深地區，襲擊忻口至大同、大同至張家口之鐵路及代縣、廣靈至張家口之公路交通線。
八路軍第129師主力或全部則使用于正大路，發動群衆，配合娘子關守軍鞏固後方。
根據毛汗東的指示，朱德，彭德懷于10月6日、7日，令第115師階同友軍向平型關、大營鎮之敵進攻，相機襲取渾源、應縣，斷絕茹越口、繁峙之間交通；令第120師以主力向岱嶽鎮（今山陰）以西山地出動，斷絕大同與雁門關之間交通，以第358旅主力配合友軍夾擊甯武以南之敵；令第129師主力進至正太路之壽陽、平定地區，積極鉗制與打擊西進之敵。
根據中共中央軍委和八路軍總部的部署、在日軍準備向忻口發動進攻時，八路軍各部隊即向日軍側後展開積極主動的攻擊。
第115師獨立團于10月10日夜攻占涞源縣城。
第120師第358旅主力于10月8日夜襲甯武縣城。
該師雁北支隊于10月1日襲占朔縣以北之井坪鎮（今平魯縣城），4月又收複平魯縣城（今平魯鎮）。
爾後，又對同蒲路朔縣至大同段展開破襲戰。
10日，在辛莊伏擊日軍運輸隊，随即逼近大同。
當日軍主力于10月中旬向忻口陣地發動進攻後，八路軍即向日軍兩翼及後方廣泛展開遊擊戰。
第115師第344旅主力于10月13日至14日在平型關東北小寨村附近，斷絕日軍交通。
15日，截擊由靈丘方向駛來的日軍汽車130餘輛，并擊退日軍1個大隊的數次反撲，迫其退回靈丘。
接着，第344旅主力于當日夜襲團城口、爾後又收複平型關及渾源縣城。
第344旅第688團于15日夜襲沙河鎮日軍，繳獲大批糧襪和軍用物資。
18日，該團一舉攻克繁峙。
第115師獨立團，騎兵營等部，則向察南、冀西日軍展開進攻。
5日，獨立團于廣靈以南之馮家溝設伏，殲滅日軍步騎兵100餘人，繳獲滿載軍用物資的大車120餘輛。
16日乘勝收複廣靈縣城。
随後，又收複靈丘、蔚縣、易縣、渾源、陽原等縣城。
向冀西挺進之騎兵營等部于18日克複曲陽縣城，至29日，又連克平山，唐縣、完縣等城，嚴重威脅了日軍平漢路北段的交通。
經20餘天的作戰，第115師先後收複縣城10座，切斷張家口至代縣間日軍後方交通線。
第120師則向進攻忻口的日軍右翼及後方展開廣泛遊擊。
第358旅旅部率第715團于10月13日夜向崞縣日軍進擊，一舉攻占大牛店。
随即于14日乖勝向南北大常、永興村日軍進襲，斃傷日軍120餘人。
第358旅第716團深人日軍側後，打擊日軍運輸隊，18日，該團于