忻口是一个较大的村落，位于忻县城北二十五公里外，同蒲铁路贯通南北。
村西北部为红土粱，粱北的云中河流经忻口北的界河铺后汇入滹沱河。滹沱河在此由南经灵山脚下折向东北。这样，忻口村被夹在红土粱与灵山之间，成为南北之间的天然屏障，易守难攻。
忻口西南侧有一西南、东北向的山沟，名“红沟”。此沟的内两侧有预先构筑的国防阵地窑洞三十多孔，这次忻口防御战的〖中〗央兵团指挥部就设在这里。
截至三月十六日，第二战区忻口前线部队已基本进入指定位置，占领了阵地。
第二战区作出进一步的调整部署：将〖中〗央军担任的二十五至三十公里的正面防线再划小分为三个作战地区，将〖中〗央军区分为三个兵团，分别防守三个作战地区。这其中，右翼阵地指挥官刘茂恩，下辖第五军、第九十七军和新十七军，负责东起龙王堂，西到界河铺的防务，其间的南郭下、东西荣华、东西南贾为其主要作战区域；〖中〗央阵地总指挥郝梦龄，副总指挥陈长捷，下辖第九军、第六十一军和六十八军，负责东起界河铺，西至新练庄地区的防务，其中下王庄、弓家庄、旧河北等村与云中河南的界河铺、关子（官庄）、南怀亻u河南）为其主要作战区域；左翼阵地指挥官李默庵，下辖第十四军、第十军，负责东自新练庄，西至茹庄、南峪地区的防务，其中大白水、朦腾、茹庄、南峪等村为主要作战地域。
忻口地区总预备队司令长官为傅作义，下辖第三十二军、第五十三军及陆续赶至忻口集结的本部第三十五军、王靖国第十九军、刘建绪第六十七军王陵基第七十八军。应该说这样的兵力配置”方方面面利益皆兼顾，日军要突破这样的铁桶阵，非得huā一番心血不可”更何况还有鲁逸轩的第三十集团军在一旁虎视眈眈，捕捉战机。
十七日傍晚，原平失守，负责掩护陈长捷集团军后撤的姜玉贞旅被日军团团包围，苦战一夜，全旅无一人投降，姜玉贞旅长英勇殉国，最后全旅六千余人只剩下五百多突围。有感于姜玉贞旅的忠义，国民政府军事委员会授予姜玉贞旅“荣誉旅”称号，永远保留建制。
日军攻占原平以后，立即派出一个独立混成旅团，对忻口守军防线进行全面攻击，实施战役侦察。
十八日晨八时许，日军在四十余架飞机、近百辆坦克和猛烈炮火的掩护下，集中兵力，向〖中〗央兵团南怀化阵地发起猛攻，企图从中间突破，一举攻下忻口守军主阵地。激战至十时许，南怀化沿云中河阵地被日军火力摧毁”守军伤亡殆尽。由于援军未能及时赶到，日军乘机渡河，突破南怀化阵地，并继续向纵深发展，攻占了1300高地。
郝梦龄以第二十一师的第一二五团、第一二四团堵截反击，经奋战后，于中午一点左右夺回1300高地，将日军压迫于云中河南岸。此时，左翼兵团阎庄阵地亦有一个旅团的日军突入”但第十军坚强反击，将日军击退。卫立煌与傅作义判断：当面之敌在猛攻受挫后损失惨重，势必整顿态势，并求得增援后方可再行攻击。
为乘机转移攻势、歼灭当面日军，卫立煌致电阎锡山，请准以预备军一部从〖中〗央地区出击。阎锡山为使主力部队作战容易，又令左、右两翼军积极向敌后活动，破坏并阻止日军增援：同时，将配属左翼军的独立第8旅孟宪吉部与第引师郭宗汾部转隶〖中〗央草。
十九日夜，总预备军参加反击之第十九军、第三十二军、第三十五军、第五十三军、第六十七军、第七十八军等部，均进入待战状态。各兵团的反击部队亦已准备完毕。二十日凌晨二时许，忻口守军开始全线出击。
主要反击方向的〖中〗央兵团方面，我六个军将士如出闹的猛虎，向南怀化日军反击。战斗开始后，日军援军迅速投入战斗，亦实施攻击。双方争夺极为激烈。董其武旅击退日军连续四次冲击，旅长董其武负伤不下火线，坚持指挥战斗；第二十一师师长李仙洲、新四旅旅长于镇河亦在战斗中负伤。左翼兵团方面，第十师向阎庄以东之旧练庄日军反击，第85师、第196师向卫家庄、麻港日军反击。战斗开始后，第十师于拂晓攻占练庄：与此同时，卫家庄日军亦攻入该师大白水左翼阵地。李默庵当即抽调第196师，个团援堵。第85师及第196师主力继续向卫庄、麻港攻击。
右翼兵团方面，当第十五军抽调部队准备向桃园村日军反击之际，日军一个旅团亦由南郭下渡过滹沱河向灵山阵地进攻。守军顽强抗击。激战至夜，日军被压迫于滹沱河南岸至灵山脚下一线。
至二十日上午，数十力军队绞杀于东西宽度三十公里、南北纵深二十余公里的忻口左中右三线阵地，每一个阵地都要经过反复的争夺，血流成河，战况极为惨烈。
中午十一点，忻口上空，铺天盖地的战机群，突然从南方和东南方的天空出现，中日双方杀红了眼的军官和士兵，略一抬头打量，便又投入到眼前的厮杀中。
如今的西南空军，飞行大队已经扩编为拥有六个战斗机中队、六个轰炸机中队和三个运输机中队及一个侦察机中队的大单位。此次安家军一口气在山西投入了三个大队，分批次对忻口一线的日军进行全面打击。
依旧是老的攻击样式，先是s3高空侦察机打头阵，监控远近五十公里的战场空域，随后便是护航的三个中队的a26出战斗机和三个中队的a27战斗机，最后就是执行轰炸任务的主角～b1、b2轰炸机中队。
几乎是一瞬间，太阳的光线便被密密麻麻的飞机给遮挡住了，地面投下巨大的阴影。
在对地攻击中，三个中队仿制于德国斯图卡ju87俯冲轰炸机的b2轰炸机优越性能展现无遗。
这种轰炸机有着海鸥一般微微上扬的歪翅膀，后面的尾翼呈方块形，肥胖的起落架让人一看就感觉极其刺眼，此外让人难以忍受的是该种机型的玻璃坐舱竟然高出机体许多，活象一个驼背的老人，整个飞机就如同一个银色的乌鸦一般，极其丑陋。
但是，就是这种丑陋的飞机，在有经验的飞行员手中，以九十度角垂直轰炸时误差不会超过二十五米，对地支援的效果无与伦比。
因此，当三个中队的斯图卡开始对地面的日军进行精确轰炸时，日军就倒了大霉，坦克部队、炮兵阵地、机枪阵地、被怀疑是日军指挥部的地下掩体、骑兵部队优先遭遇轰炸，一枚枚五十公斤、一百公斤、两百公斤甚至五百公斤的炸弹，如雨点一般在日军的头顶上落下，炸得日军鬼哭狼嚎。
而全木制的b1轰炸机，载弹量惊人，虽然不能进行俯冲轰炸，但在不太需要精确性的轰炸中，作用却无可替代。因此，b1轰炸机深入敌后，对日军位于作战区域后方原平县城内外的兵营、火车站、军火仓库等战略要点，进行了无情的轰炸，整个原平县城，到处都是闪亮的火光和爆炸腾起的硝烟，地面上的日军慌乱躲避，死伤无数。
在空军部队突击的同时，隐藏于整个战场西部山谷中的鲁逸轩，已经将四个师的装甲及坦克部队集中起来，列阵于晋中平原之上。
为了加强鲁逸轩部的实力，每个步兵师均配属了一个直属坦克营，下辖一个轻型坦克连（十一辆引狼式轻型坦克）和两个中型坦克连（22辆j2豹式中型坦克），集中四个师，那就是一百三十二辆坦克，在中日战场上，这已经算得上是一股强大的钢铁洪流了。
进攻正式发起前，四个步兵师的炮团在s3高空侦察机的指引下，开始对日军的防御阵地，进行集中轰炸。
四十八门150mm榴弹炮、九十六门120mnm榴弹炮发出巨大的声响，日军瞬间就被前所未有的强烈炮击给打懵了。
五分钟后，炮声停止，四个坦克营即以势不可挡之势，由茹庄村向东，沿三泉村、小河村、桃源村，一路向西突击，一直杀到滹沱河边，把日军分割成互不相连的南北两个部分。
坦克部队后面，是四个具有强大打击火力的机械化自走防空跑车连，每个连均喜备有二十四部防空炮车，这种防空炮车其实就是大妁子越野车的底盘加装敝篷车座和拖斗，配备一挺12.7——口径高平两用机枪，可以在高速行进中打击视野所及之敌人，算是步兵部队能够拿得出手的机械化突击力量。
武装到牙齿的安家军步兵部队，如同出闹的猛虎，沿着坦克部队打通的战略通道，迅速进入，布置战线。
在李君统率的第一七0师二万六千将士牢牢地堵住日军南进或者是北退的道路后，战车部队再次转向，杀向忻口会战日军的后方中枢原平县城，争取一口气端掉日军的老窝。
新五师、新六师，紧紧地跟随坦克部队进行突击，而第十七师则开始配合友军，歼灭包围圈内的日军，忻口会战进入了白热化阶段。