军三四个师至娘子关；第14集团军的4个师担任正面出击兵团之主力，晋军以2个师阶助出击，其余担任守备；八路军第115、第120师主力担任从东、西两方破坏敌之侧后纵深地区，袭击忻口至大同、大同至张家口之铁路及代县、广灵至张家口之公路交通线。八路军第129师主力或全部则使用于正大路，发动群众，配合娘子关守军巩固后方。

    根据毛汗东的指示，朱德，彭德怀于10月6日、7日，令第115师阶同友军向平型关、大营镇之敌进攻，相机袭取浑源、应县，断绝茹越口、繁峙之间交通；令第120师以主力向岱岳镇（今山阴）以西山地出动，断绝大同与雁门关之间交通，以第358旅主力配合友军夹击宁武以南之敌；令第129师主力进至正太路之寿阳、平定地区，积极钳制与打击西进之敌。

    根据中共中央军委和八路军总部的部署、在日军准备向忻口发动进攻时，八路军各部队即向日军侧后展开积极主动的攻击。第115师独立团于10月10日夜攻占涞源县城。第120师第358旅主力于10月8日夜袭宁武县城。该师雁北支队于10月1日袭占朔县以北之井坪镇（今平鲁县城），4月又收复平鲁县城（今平鲁镇）。尔后，又对同蒲路朔县至大同段展开破袭战。10日，在辛庄伏击日军运输队，随即逼近大同。

    当日军主力于10月中旬向忻口阵地发动进攻后，八路军即向日军两翼及后方广泛展开游击战。第115师第344旅主力于10月13日至14日在平型关东北小寨村附近，断绝日军交通。15日，截击由灵丘方向驶来的日军汽车130余辆，并击退日军1个大队的数次反扑，迫其退回灵丘。接着，第344旅主力于当日夜袭团城口、尔后又收复平型关及浑源县城。第344旅第688团于15日夜袭沙河镇日军，缴获大批粮袜和军用物资。18日，该团一举攻克繁峙。第115师独立团，骑兵营等部，则向察南、冀西日军展开进攻。5日，独立团于广灵以南之冯家沟设伏，歼灭日军步骑兵100余人，缴获满载军用物资的大车120余辆。16日乘胜收复广灵县城。随后，又收复灵丘、蔚县、易县、浑源、阳原等县城。向冀西挺进之骑兵营等部于18日克复曲阳县城，至29日，又连克平山，唐县、完县等城，严重威胁了日军平汉路北段的交通。经20余天的作战，第115师先后收复县城10座，切断张家口至代县间日军后方交通线。

    第120师则向进攻忻口的日军右翼及后方展开广泛游击。第358旅旅部率第715团于10月13日夜向崞县日军进击，一举攻占大牛店。随即于14日乖胜向南北大常、永兴村日军进袭，毙伤日军120余人。第358旅第716团深人日军侧后，打击日军运输队，18日，该团于黑石头沟公路两侧进行伏击，毙伤日军300余人，击毁汽车20余辆。20日夜，又以一部袭占雁门关；另一部破坏广武至太和岭间的公路及桥梁，一度切断雁门关至忻口的交通。第359旅（欠第718团）在日军向忻口阵地发起攻击时，星夜由平山地区进至忻口西北，侧击日军。10月23日，该旅在阳明堡西南之王董堡伏击日军运输队，毁日军汽车7辆。此后。不断袭扰过柱日军，使日军交通运输进一步陷入瘫痪。

    由于第115师和第120师的积极作战，使进攻忻口之日军与大同、张家口的交通中断，粮、弹、油料等供应断绝，迫使日军不得不使用飞机来输送给养，卫立煌于10月24日给蒋介石的密电中称：“敌自雁门被切断，粮秣极感困难，现向地方怔发杂粮中，”为此，国民政府军事委员会连电嘉奖。蒋介石亦于10月17日致电朱德、彭德怀：“贵部林师（即第115师）及张旅（即务358旅），屡建奇功，强寇迭遭重创，深堪嘉慰，”

    日军在地面攻击受挫，