到第7天，日军从城东北角突入，占领城的东半部，与姜旅隔街相抗。这时，姜玉贞又接到命令，命他再守3天。他当即表示：“誓死抗战，无令不离斯士。”10月8日崞县失守后，大量日军围援原平，城的西北部也被攻占。此时姜旅的五千人，还只有二、三百人，被围困在城东北角，但将士们毫无惧色，在姜玉贞率领下与敌展开巷战，短兵相接，逐院争夺。一直坚持到10月10日子夜，完成了守城任务。之后，姜玉贞率余部突围，不料，在城外被敌炮弹击中，以身殉国。11日，日军占领原平。
崞县、原平失陷后，忻口完全处在日军直接攻击之下。忻口为晋北通往太原的门户，是保卫太原的最后一道防线。为了保卫太原，国民党第二战区指挥部集中6个集团军，共31个师、13个旅，约28万多人，由第二战区副司令长官卫立煌任前敌总指挥，组织了忻口会战。具体兵力部署为；以第九、十五、十七、十九军及第十四集团军等部组成中央兵团，由卫立煌副总司令指挥，负责守卫蔡家岗、灵山、南怀化、阳明堡一线阵地；以第十八集团军（除一二零师）、第七十三师、第一零一师等部组成右翼兵团，由第十八集团军总司令朱德指挥，守卫五台山一线阵地；以第六十八、六十一、一二零师及独立第七旅等组成左翼兵团，由第六集团军总司令杨爱源指挥，防守黑峪村迄阳方口一线阵地；以第三十四军、三十五军和第六十六师等部为预备队，由第七集团军总司令傅作义指挥，在定襄、忻县一带策应各方。
而日军参加忻口会战的兵力共约3个师团，7万余人，并配有350多门大炮，150多辆战车和300架飞机。
10月12日，第二战区司令部重新调整部署，调傅作义的预备兵团加入中央兵团作战，与敌继续在忻口一线作战。13日，日军调集五千余兵力，在飞机、大炮和战车掩护下向忻口中央阵地——南怀化猛攻，试图实施中央突破。在日军的猛烈进攻下，南怀化阵地几乎被夷为平地。中国守军虽身陷焦土，仍英勇杀敌，激战至深夜，阵地13次易手，终于将突入南怀化之敌包围歼灭。
14日，日军增兵数千，再次猛攻南怀化阵地，中国守军与日寇展开更为激烈的战斗。右翼中国守军第十五军与敌战至傍晚，将日军一部赶至灵山脚下；左翼第十师则将敌一部击溃，收复了旧练庄等地，但南怀化主阵地陷于敌手，防线上出现破口，拉锯战愈加惨烈。
10月15日，中国第二战区司令部为了进一步扩大战果，歼灭敌人，收复中央阵地，调第九军、第二十一师等部约5个旅兵力在中央兵团总指挥、第九军军长郝梦龄的指挥下，向日军占领的阵地发起反攻。中国军队从正面出击，从三面围攻敌人。
16日凌晨2时，反击开始。在郝梦龄的指挥下，中国军队连克几个山头，到5时许，天色微明，郝梦龄急于赶到第5旅的前沿阵地指挥
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