抗战时期在山西和华北有一支重要的军事力量，这就是晋绥军，而晋绥军也是中国成立较早的一支近代军队，他的前身是清政府在山西所训练的新军，到了1911年，腐朽的清政府早已不得人心，而在山西新军在有识之士的带领下，也加入到了推翻清政府的行列中，次年，阎锡山回到山西，在接下来的时间里，逐渐掌握了晋绥军。
袁世凯死后，全国也陷入了混乱之中，阎锡山也意识到，若想在乱世中存活下来，必须要有强大的军事能力，随后阎锡山也是不断的扩充部队，晋绥军在这一阶段实力大增。抗日战争爆发后，上海很快失守，阎锡山也是加入到抗战中，而他手下的晋绥军也被编制为国军中，而阎锡山被任命为第五战区的司令长官。
1937年10月，随着华北的沦陷，山西也暴露在日军的铁骑下，岌岌可危，当时的中央军主力都被抽调到淞沪战场，而且都受到了重创，9月初，日军十几万大军在拿下山西的门大同后，紧逼山西腹地，当时的晋绥军有十几万人。面对日军的侵略，阎锡山也开始布置作战部署，在山西腹地布置了几道防线，而晋绥军也全部被拉到了战场，为了阻击日军的进攻，卫立煌也担任指挥前去增援。
当时的日军参战的兵力有3个师团7万多人，并配有350多门重炮、200多辆战车、300多架飞机。为了能守住一线阵地，中国军队前赴后继，不惜以血肉之躯阻挡日军的装甲车。国军8个军全部投入战场，战争最激烈的时候，中国军队整团整团的被打光。为了此战，阎锡山也是拼了全力，将晋绥军的家底都调到前线，他把所有的重炮全部投入到忻口会战当中。无奈，日军有空中火力的优势，阎锡山的炮兵往往没发几发炮弹，就会被日军的飞机轰炸而摧毁。
战斗最为惨烈的时候，晋绥军一个团的兵力拉到一线阵地，一个小时后，就几乎拼光。此次会战，国军第9军中将军长郝梦龄、第54师中将师长刘家麒、第196旅少将旅长姜玉贞、独立第5旅少将旅长郑廷珍及其代旅长相继战死，师长李仙洲，旅长于镇河、董其武身负重伤，战死的营团长不下几十人，可见当时的战况惨烈程度。
经过20多天苦战，国军也终没能挡住日军的攻势，而日军在忻口会战中也有2万多人的伤亡，忻口失陷后，太原也无险可守，山西也很快被日军占领。