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卢沟桥事变之后，日军以极低的代价，就顺利地攻占了华北的平津重镇，同时日本也发现曾经被视为抗日王牌的华军第二十九军，其战力也不过尔尔，当然更加低估了中国部队抗日的能力，所以日军在攻占平津之后，日本政府立刻向中国发出了签订城下之盟的外交讯息。当时，日本政府的策略考虑是，假如中国就此低头认输，接受停战条件，日本当然就可以顺利进一步宰制华北。否则日军最多在华北再打几场硬仗，歼灭华军的主力部队之后，中国也必然服输。因此日军攻占平津之后，并未立刻进行乘胜追击与扩大战果的行动，而是在等待国民政府对于签订停战条约的反应。另一方面，日军也在华北集结兵力，准备与反攻平津的华军，打一场决战。因此日军攻占卢沟桥之后，一时并无重大的后续军事行动。
21.1 华军布阵的零乱
促成日本将卢沟桥事变扩大成为华北事变，这中间出力最大的，就是关东军参谋长东条英机中将。由于关东军对于半年多前，由自己所支持与培养的伪蒙德王军队，在绥远百灵庙惨败一事，感到耿耿于怀。因此一直希望能够找到机会，亲自出手，击败中国部队以扳回颜面，并且完成对内蒙的控制，这样才能达成关东军的战略任务，就是争取与苏联决战的有利战略布置。
因此在华北驻屯军顺利攻占平津之后，关东军就一再的要求军部批准出兵内蒙，攻占平绥铁路沿线。日军部也认为，无论华北事变如何解决，日本最终都要控制内蒙，如果乘中国军队尚未大举增援华北之前，先行出兵攻战内蒙古，也可以增加防苏的战略空间。因此在关东军的不断请战之下，参谋本部就在一九三七年八月七日，正式批准日军可以沿平绥铁路进攻内蒙的军事行动。
而蒋介石在卢沟桥事变扩大之后，在一九三七年七月三十日，电令在内蒙平地泉的十三军汤恩伯部，迅速赶往北平西北的战略要地，南口与居庸关一带布防，以牵制日军沿平汉线南下，并且形成对北平的侧后方包围。因为原先蒋介石的作战计划是准备指挥主力兵团，在河北与日军进行决战，因此特别在河北石家庄成立行营，准备调集大部队北上，并且要出动刚刚成军的空军参战。
华军在河北与日军进行大兵团作战的计划是由军政部长何应钦负责拟定。中国已超过一百个师的主力作战部队调往河北地区（当时华军共有一百八十个师），同时还准备出动空军轰炸平津两地，此战若是胜利则收复平津，若是不利，则退守太行山与黄河所形成的防线。国民政府在这条防线上，建筑了不少防御工事，希望能够与日军进行僵持性的战略对抗，以消耗日军的战力。而日本军方也同样的认为，卢沟桥所引起华北事变，主要战场将不脱华北地区，只要日军在华北的决战取得重大胜利，击溃华军的野战军主力，中国势将屈服。因此，从日本国内调来的增援部队，全都在平津一带进行集结，准备迎战，一场中日的大兵团作战，眼看即将在河北中、北部展开。而平绥铁路沿线之战，将是这场决战开始之前的序战。
不过，赶往南口的汤恩伯部在经过张家口时，却遭到二十九军刘汝明部阻挡，刘汝明当时兼任察哈尔省主席，他认为察省境内多年都没有中央军进入，假如汤恩伯部队过境，必然会给日军带来入侵察哈尔的借口。当然刘汝明并不知道，日本参谋本部已经批准关东军组织察哈尔派遣兵团，准备进攻平绥铁路沿线的计划。结果还是靠西北军老长官鹿钟麟的出面解释，刘汝明才放行，同样的事情也发生在河北的石家庄，二十九军冯治安部同样的阻拦中央军北上布阵，要由石家庄行营进行调解。这里就看出二十九军的格局，不但没有利用这两年多主政的时间，厚植准备抗日的战力，反而在中日的矛盾之间坐大，把察哈尔与河北当成自己的势力范围，而二十九军战力没有增长，中央军与支持部队又无法立刻进入阵地，负责在石家庄行营指挥的徐永昌，已经担心若是要在河北进行决战，中国中央与地方混杂的部队，恐怕根本无法协同作战。
21.2 南口之战
在日本驻屯军等待与中国军队进行华北决战之际，关东军已经奉命开始进攻内蒙境内、长城以南地区，驻屯军司令官香月清司也决定，先对北平西北方的南口一带战略腹背，发动反击。一方面固然是先解决受到夹击的威协，其实一方面也是要阻止关东军扩大战区的抢功行动。因此，日本第十一混成旅团首先在八月十一日，奉命进攻在居庸关与南口的汤恩伯部，这是卢沟桥事变之后，中日双方的一场规模最大的硬仗。关东军方面，更是迫不及待地由参谋长东条英机组成了察哈尔派遣兵团，在八月二十日由内蒙的多伦，入侵平绥铁路沿线，一方面准备截断汤部的补给线，一方面则是准备控制整个内蒙，因此华北战线的中日之战，首先就在平绥铁路一带展开了。
唐恩伯部是蒋介石中央军中，一支能够打硬仗的部队，又已学到了一些对付空中掩护攻击的战场技巧，此时由于抢先控制了地形险峻的南口一带要地，因此把握了战场优势，并发挥主动灵活的逆袭作战，竟然将日军第十一混成旅团的攻势打成守势，日军不但无法攻下华军阵地，反而成为受困待援的局面。香月接到战报当然大吃一惊，皇军刚刚建立击败二十九军的无敌形象，那里经得起战场不利的挫折，因此立刻下令日本战斗能力最强的第五师团，由板垣征四郎中将率领，于八月十六日驰援第十一混成旅团，准备克日击败汤恩伯部，攻下南口，以与东条英机的察哈尔兵团在平绥线会师。
不料汤恩伯部越战越勇，日军第五师团虽然在火力与战技上，都拥有明显的优势，同时拥有重炮与空军的支持，但是汤恩伯的部队，可以说是将士用命，力战不退，造成日军第五师团的攻势进展得非常缓慢，板垣征四郎甘脆下毒手，施放毒气攻击华军，香月同时又调派日军第二混成旅团支持第五师团，于是中日两军在南口一带，可以说是寸土必争地浴血奋战，日本的华北驻屯军更调动了飞机、重炮以及坦克等攻坚重兵支持。两军血战八昼夜，直到八月二十四日，汤恩伯的部队伤亡已经超过一半以上，但是仍然守住居庸关到八达岭等地的战略高地不退。
不过这时关东军察哈尔派遣兵团却顺利突破了察哈尔的长城防线，攻占了平绥铁路的要站张家口等地，而威胁到汤恩伯部补给线的安全。蒋介石立刻电令在河北中部布防的中央军卫立煌部，设法绕道晋、察边界，驰援汤恩伯部，但是援军却进展缓慢，无法如期赶到。在察哈尔与山西边境，沿平绥铁路布防的傅作义与刘汝明部阵地防线，已经被关东军的东条部所突破而崩溃，于是汤恩伯部在损失过重与避免被包围的情况下，八月二十七日，才奉命从南口一带的战略要地撤退。这样日本驻屯军才打通了平绥铁路，而与关东军会师。日军在消除平津的侧翼威胁之后，立刻向河北中部，集结大军，准备与中国进行决战。
在卢沟桥事变之后，中国所有地方势力，包括广西的李宗仁与白崇禧、广东的余汉谋、云南的龙云、四川的刘湘、湖南的何键、山西的阎锡山、西北军的精神领袖冯玉祥、中共的朱德等，都一致支持蒋介石国民政府的抗日决心与行动。在八月七日蒋介石主持的最高国防会议中，通过了对日抗战的最高决策。依照原先华北决战的战略设计，军政部长何应钦正设法将中国的作战部队源源北调之时，原本已经紧张的上海局势，突然在八月九日发生了虹桥机场之冲突事件，日本的海军兵力，开始迅速在上海附近集结，并且对中国提出威胁，因此南京与上海顿时陷入了军事冲突前的危机状态。
21.3 蒋介石决定改变决战地点
上海的军事紧张关系，刚好刺激蒋介石对于准备在华北决战的作战计划，开始产生了疑虑。而此时蒋介石受到中央军年轻部属陈诚、张治中等人建议的影响，即与其在华北与日军决战，不如将地点改在上海更有利。因此蒋介石决定进行战略大转向，华军决定在上海开辟华东战线，也就是由中国来主导战略的决战地点。
原本中日双方都预期两军会在河北进行一场重要的会战，但是在蒋介石的个人决心改变之下，战略决战的地点就由华北改为华东了。这个考量的主要优点是由中国方面来直接、主动控制战场决战地点，避免日军由华北沿平汉线直扑武汉，而造成中国面临西南与东南被截断的战略劣势，一方面也是减少后勤支持线过长，以及地方部队协调不易的困难。当然德国军事顾问也认为，在长江三角洲与日军进行决战，华军拥有水乡泽国的防御地利，中央更为容易就近统筹战机，与灵活指挥作战。
其实蒋介石决定在华东决战的最大考虑，应该还是国际战略的运用，因为上海是国际的大都会与金融中心，上海一旦开战，必然直接影响到各国的利益，同时也能够争取到更多国际媒体的报道，中国越早争取到国际社会的同情与支持，就能越早取得将战争国际化的制胜机会。当然一二八事变华军在上海的表现，也让蒋介石认为，在上海决战对中国军队是比较有利的。
由于日本发现，蒋介石的德式装备师，开始调往上海停战区集结，部分的中央军也开始由华北转向华东运动，因此中国在华东的军力增加到开始威协日本在上海的利益与安全了。这时候，日本海军早已按捺不住动手的冲动，因为海军认为，绝对不能让日本陆军主导所有的对华侵略成果，否则海军将很难争取到更多的资源，以发展可以与美国竞争的海上实力（美国国会刚在两年前，通过十年的造舰计划，以因应日本退出华盛顿会议所约定海军军力比例的挑战）。
因此，当八月十二日午后，蒋介石的中央军在上海集结的情报传回东京之后，日本海军异常的激动，迫使其政府在八月十二日夜间，召开四相（首相、外相、陆相、海相）特别协商会议，海军大臣米内光政大将，强烈要求政府支持海军有权保障日本在上海侨民的安全与利益，并且要求派遣陆军到上海，以对中国的政治、金融与工业中心，给予致命的一击。
事实上，当卢沟桥事变爆发的消息传出之时，正在台湾海峡演习的日本第三舰队司令长谷川清中将，就立刻回师上海，并且密电日本海军部，要求增加在上海的陆战队兵力，准备护侨，同时进一步的建议，日本应该在上海与南京一带，对中国战略心脏进行攻击，这样可以同时破坏中国的工业、金融与政治中心，才能迅速迫使中国屈膝，而达成速战速决最高战略目标。
当时日本陆军省估计，在长江三角洲最多只要使用三个师团的兵力，就可以让国民政府遭到惨败。但是日本参谋本部仍然认为，日本应在华北进行决战，坚持不愿向华东派遣大量的陆军部队，不过由于陆相杉山元过于低估中国的作战能力，认为若在华东同时发动攻击，日军正好双管齐下，迫使中国快速的屈服，所以支持海军的建议，在首相近卫的调节下，终于迫使参谋本部同意，以最低数量的陆军，支持海军在上海的军事行动。
日本海军在得到参谋本部同意陆军出兵之后，立刻在上海采取强硬的立场，大批日本的海军陆战队与海军舰艇涌向上海，此时蒋介石已经将中央军中，最为精锐的八七与八八两个德式装备师，由张治中指挥，调往上海备战。中日两国同时在上海增兵的举动，当然把上海的冲突气氛提高到临界点，大家都想先发制人。
结果中日两国的军队在八月十三日下午，在上海的八字桥正式引爆了军事冲突，日本驻上海的陆战队司令官大川内少将，在接到冲突消息之后，立刻下令在上海的日军，对华军发动全线攻击，于是中日双方在上海爆发了八一三战争。由于蒋介石已经决定了在华东决战的部署，因而把中国的军队主力由华北调往华东，因此八一三上海事变，立刻后来居上的发展为中日历史上，前所未有的大兵团决战，双方的准备都很仓促，但战事却打得出乎意料之外的惨烈。
接着在八月十四日蒋介石正式发表抗战自卫声明书，当天中日两国的空军，也全面交战，中国空军竟然旗开得胜大败日本空军，使得日本政府震惊且羞怒，因此决定在上海大动干戈。日本政府在八月十五日的御前会议中，决定宣布总动员令，以及成立了战时最高的军事机构大本营，负责与政府联系以指挥总体战，大本营奉敕令决定，开始准备组织华北方面军以及上海派遣军。
21.4 日军组成华北方面军与上海派遣军
日皇于是下令，改组华北驻屯军，增调四个师团以及加入各种特种部队，组成华北方面军，总兵力达到二十八万人，由寺内寿一大将出任司令官。同时指派松井石根大将出任上海派遣军司令官，统帅包括多艘航空母舰与主力舰的海军部队，加上二个师团的陆军以及特种部队，前往上海。日本决定准备在两条战线上，同时给予中国致命、快速的打击。不过此时的日本参谋本部，仍然认为中日两国主力的决战地点是在华北，可是蒋介石却已经决定，将决战地点改在华东。
八月三十一日，日本的华北方面军（寺内寿一）正式组成，下辖第一军（香月清司），统帅第六师团（谷寿夫）、第十四师团（土肥原贤二）、第二十师团（川岸文三郎），与重炮兵第一、第二旅团，及其它特种部队。第二军（西尾寿造中将），统帅第十师团（矶谷廉介）、第十六师团（中岛今朝吾）、第一八师团（下元熊弥）与重炮兵第六旅团及特种部队。并且以第五师团、一九师团、原华北驻屯军旅团，加上特种部队以及临时航空兵团，作为方面军的直属部队。而原属关东军支持的第一、二与十一旅团，则视作战地区的运用，亦配属华北方面军。这是日本自从日俄战争以来，最大的一支海外作战部队战斗序列，非常显然的是日本准备在华北对华军，进行一场迅速能让中国屈膝的历史性决战。不过日本对于蒋介石，已决定把华东战线转为主力决战的战略，并未充分地加以掌握，此时上海方面的作战，已经开始演变成为空前的大兵团作战，最后造成日本大本营不断被迫增加对上海的兵力支持，最后甚至要从华北方面军抽调部队赶往上海，因而造成华北作战战机的延误。
由于日军是将决战的主力摆在华北，但是中国方面却开始明显地抽调主力东调，并且对与华北的日军，采取守势作战，因此日本所准备与预期的华北决战并未发生。华北方面军司令寺内寿一于是被迫决定，由日军主动出击，捕捉华军的主力。九月四日，由日本第一军沿平汉铁路南下发动主攻，第二军则沿津浦路南下，然后向西攻击，形成左翼的助攻[1]，而方面军的直属部队第五师团，则由山西迂回，进行右翼的围攻，日军的作战目标是兵分三路，企图在河北保定附近进行合围，以歼灭华军主力。不过，一九三七年中国华北天气反常多大雨，造成日本部队运动困难。
但是华军的主力此时已经转向东线，当时华军在河北中部的布防是，第一战区的中央军卫立煌部与西北军孙连仲的部队，共同防守平汉线，而由宋哲元的二十九军，防守津浦路；蒋介石一度派冯玉祥出任第六战区司令长官，负责指挥其旧部西北军，但是遭到其旧部石友三、韩复渠的强烈反对，很快地就被迫撤销，可见当时中国指挥系统的复杂性，特别在华北地区，阎锡山、宋哲元、韩复渠还是各有自己的山头，中央在战略指挥上，经常是鞭长莫及而不能完全贯彻军令，这也是河北的决战不能如计划进行之原因。
21.5 意外提前引爆太原会战
日本的华北方面军，虽然拥有绝对优势的火力，但是在平汉线与津浦线的进展相当的谨慎与缓慢，不过华军也面临协同作战的困难，程潜与徐永昌解决不了中央军与西北军之间指挥与后勤的问题，蒋介石又将上海作战当成绝对的优先，因此中国在华北的各军，并未建立协同作战的能力，多数都只能各自为战而已。但是二十六路军的孙连仲部队，以及中央军五十二军的关麟徽部，在保定作战中，表现优异，给与日军相当猛烈的抵抗，但是在津浦路的二十九军，却再也没有打出士气与水准。日军在河北缓慢地向南推进，显然是在等待与华军的主力接触，不过日军的战略预期是完全落空了，直到九月二十四日，日本的第一军才攻占保定，华军顺利脱离战场，日军并未获得歼灭华军主力的机会，于是迫使寺内寿一决定，日军继续深入，沿平汉线南下进攻交通与军事重镇石家庄。
这时蒋介石既已将决战的主力东调，于是下令平汉线的中央军主力部队，沿正太铁路向山西高原的战略高地集中，以协助第二战区司令长官阎锡山防守山西，因此让出了战线侧翼。日军虽然顺利攻占石家庄，但是仍然没有捕捉到华军。不过这时由于日军第五师团与独立旅团，在山西北部作战不力，被阻在忻口，因而诱发华北方面军为了支持第五师团作战，提早发动攻占山西的作战[2]。
因为日本的华北方面军，既然无法在河北的作战行动之中照原计划，围歼中国的主力部队，于是关东军蒙疆兵团（原先的察哈尔派遣兵团改名）在山西北方的右翼，全力抢攻山西北部平绥线的重镇大同，以进逼山西内长城防线。而在山西战略要地大同作战的华军，竟然在部队没有及时进入阵地，就被日军快速进军的蒙疆兵团打得七零八落，阵地全线溃散。阎锡山因而无法有效掌控内长城以北防线的状况，气得枪毙了军长李服膺，华军只有不战而退撤离大同，退守内长城防线。（这时只有过内战经验的华军，根本不能了解一支现代化、一流水准的日军之武器、战术运用与其作战速度，因此在刚开始的作战上经常是无法招架日军的攻势。）
这引起在大同东南方作战的日军第五师团，跃跃待试地向山西深入，因为第五师团在南口的平绥铁路作战中，就比不过察哈尔派遣兵团的表现，如今又怎能眼看着察哈尔兵团手到擒来地攻占大同？（事实上，日本关东军与华北方面军一直在为内长城防线，进行“地盘”的争执，关东军总是想控制察哈尔南部与山西北部，造成华北方面军极其不满）。
21.6 平型关大捷的历史真相
第五师团长板垣征四郎本来就是个野心极强的军人，九一八事变占领中国东北就是他“盖世”的功业，如今他那肯低头让人，所以板垣决意深入山西，以抢回被关东军夺去的面子。于是日本第五师团朝向灵邱、平型关以及忻口一线进兵，与蒙疆兵团由大同南下，对太原形成钳形攻势[3]。
同时日本大本营发现华东作战，已经转为新的主力决战地区，日军在上海已经感到兵力分配不足的问题了，因此决定从华北方面军抽调两个半师团（第六师团与第十六师团，以及国崎支队），投入上海作战，这样一来华北方面军就根本不可能在华北发动重大攻势，只有将剩下的部队，改投入山西作战，于是整个华北作战的重心，就“意外”地转向山西，而中国方面最为担心的状况，即日军会以大军越过黄淮平原南下，直扑武汉的作战，日大本营不单是根本就没有认真的设想过，此时也不再有军力加以实施了。
由于蒋介石将固守山西高原，当成华北作战的战略重心，因此调派大量的部队支持第二战区的阎锡山，山西更是阎锡山所经营的“独立王国”，长达二十年以上，当然不容日军轻易得逞。大同既失，华军决心全力在内长城防线，进行固守决战。平型关是这个战线的一个防御重点，刚好日军第五师团，由灵邱向平型关进军，与是阎锡山与傅作义、杨爱源商议，指挥包括中央军、晋军以及八路军，在“平型关[4]”一带进行口袋战术布阵，准备包围与反击日军长驱直入的攻势，以巩固太原的外围防线。
而所谓八路军的林彪一一五师所创下的平型关“大捷”，只是这场作战中的一个小型伏击战而已（单独地伏击到日军一支补给车队）。当时真正防卫平型关的是刘奉滨师，属于孙楚指挥，在他的右翼是刘茂恩军团，高桂滋军，左翼则是傅作义军、陈长捷军，日军的第五师团与第二混成旅团，猛攻平型关阵地，展开血战，日军部队于九月二十一日发动侧翼攻击，越过平型关战线，而深入华军所布置的战线口袋之中，两军陷入激战。
因此当时第六集团军司令官杨爱源，下令所指挥的华军，分成五支部队，开始渗入日军后方，进行搅乱日军在平型关后方的战线，对于日军补给线进行游击战。而其中林彪师共有一万多人，奉命在平型关的东南方，属于右翼助攻部队，进行敌后游击。
九月二十五日凌晨，林彪师以秘密灵活的游击运动方式，在小寨附近的土沟，逼近日军一支营级（大队）的运输补给部队，然后发动近距离的突击，在半天的战斗中，全歼了这支总数在五百人以内，以后勤支持为主的日军部队，仅抓到俘虏一人（后来还是让他逃脱了），俘获步枪两百支而已。只是当时八路军的战报夸张战果，说成林彪一一五师与日军万余人作战，击毙日军四千余人，是与实情有极大的出入。整个平型关作战，是一场硬仗，日军伤亡了四千多人，可是林彪部队并未参与正面的作战，只是在平型关战役中，奉命负责敌后游击任务而打了一场胜仗，但是称之为“大捷”，就太过夸张了，同时也扭曲了平型关作战的整个情势真相。
由于日军第五师团的前锋部队，在平型关附近，竟遭到华军口袋战术的合围，而陷入苦战之中，当然引起日本华北方面军的震动，因此方面军要求由山西正北方南下的蒙疆兵团，兵分二路，一路直接参与平型关作战，以解日军第五师团前锋之围，一路则是绕道越茹口，包抄华军平型关阵地的侧背。在日军支持火力以及生力军的赶到之下，华军为了避免受到日军的包抄，奉命后撤到忻口阵地布防。林彪的部队就此脱离战场与指挥，转进太行山北部，开始建立游击基地，去全力发展共军的实力了。
21.7 激战空前的忻口作战
忻口与雁门关是太原北方的门户险要所在，华军既然从平型关退到忻口，阎锡山就决定在忻口进行保卫太原的决战，他的部署如下，以中央军的卫立煌为主组成中央集团军，以中共的朱德部队为主组成左翼集团军，以杨爱源指挥右翼集团军，以傅作义部队为主组成预备集团军。日军则由板垣率领第五师团以及第二、第十一旅团，直扑忻口。
阎锡山仍然在忻口部署口袋战术，日本第五师团板垣，负责主攻忻口华军阵地，板垣是准备以日军优势的火力与机动力，在空军的支持下，采取中央突破的攻击方式，直扑华军中央集团军的阵地。十月一日起，中日两军在忻口阵地，展开了非常激烈的遭遇战，华军军长郝梦龄，师长刘家琪以及多位旅长，都在忻口阵地壮烈成仁，多处阵地是反复易手；而华军在战力悬殊之下，仍然力战不退，继续据险守住阵地的防线，一直苦战到十一月二日。而进攻忻口的日军第五师团，虽然付出极大的伤亡代价，但是仍然无法越雷池一步。
此时日本的华北方面军，又接到日军在忻口作战，再度受阻的情报之后，寺内寿一大将，只有立刻命沿平汉路南下的日本第一军，派遣部队由石家庄西进，越过娘子关，包围太原，以攻击忻口华军的侧翼，这是日军一个大包抄作战。日本第一军司令官香月清司决定，第十四师团沿平汉路继续南进，但是第二十师团则由石家庄西转，仰攻山西高原，准备闯过娘子关而直接攻击太原，以包抄忻口华军的侧后防线。
而这时华军的孙连仲部，已经转守正太路与娘子关一带防线，因此与日军二十师团发生激战。孙连仲部在十月二十二日，成功地包围在沟关的日军第七十七联队，造成几乎全歼日军的辉煌战果，日军第二十师团也受阻于娘子关一带。于是香月清司只有再下令，抽调日军的一九师团的部队，由北方的侧翼攻击华军阵地，以支持第二十师团，这使得华军在娘子关的作战，受到日军两路的包围，阵地接着被突破，由正太铁路西进的日本第一军部队，终于在十月二十六日攻陷娘子关，华军在太原的西方门户因而洞开，日军准备跟着攻下太原，以包抄在忻口防线的华军。
这时阎锡山知道情势险恶，因此在十一月二日，下令在忻口防御的华军，向南转进，以进行太原城的保卫战，并下令傅作义出任太原卫戍司令。但由于华军从忻口阵地撤退得太迟，通往太原的交通路线又是狭长的山谷地形，在日机猛烈的炸射之下，华军的撤退乱成了一团，完全失去部队建制的完整控制。华军部队在仓皇与混乱中退向太原，日军第五师团卯足全力一路追击，同时日军的第二十师团与一九师团，已在太原东方形成拦腰截击的攻势，华军根本无法按照命令退入防守太原的预定阵地，使得傅作义成为无兵可调的光杆卫戍司令。幸好日华北方面军，为了让第五师团保留攻占太原的颜面，因此下令第二十与第一九师团，暂时勒兵不动，而使得华军有机会越过包围而继续南退，傅作义在空城计下，只防守太原一天，就只有突围而去。十一月七日，日军攻占太原。
这时日军虽然攻占太原，但是仍然没有达成歼灭华军主力的作战任务，因此香月清司下令第二十师团与第一九师团，继续沿着汾河与同蒲铁路，向南追击华军，日军最后一路攻到山西、河南与陕西交界，黄河边的风陵渡。日军经过长距离的战场追击，并没有消灭到华军主力，而此时日军的补给线已经拉得太长，兵力不足的问题也十分严重，而一度四散的华军，开始在日军补给线后方出没攻击，迫使在山西南部的日军收缩战线，以保持战果。
而在平汉路的日军第十四师团，此时也深入到河南北部的漳河，同样的受到补给困难与兵力不足的问题，无法再往南进攻，而华军同样的开始渗入日军阵地的后方，对日军的补给线进行游击战。这正是八路军的作战特长与发展的机会，八路军就在开始山西高原、太行山山麓以及河北、河南丘陵地，迅速地扩大势力，对日军构成游击战的威胁；共军也开始在黄河流域的中下游地区，控制了独立自主的根据地。
而在内蒙的日军，则由新成立的二十六师团（这是因为华北方面军与关东军，强烈争执对于山西北部与长城以南战区主权的争夺，最后迫使东京军部裁示，直接由参谋本部控制二十六师团）以及关东军第一独立旅团，由大同沿平绥铁路西进，由于华军部队多数已经调往山西进行太原会战，因此日军没有受到强烈的抵抗，在十月十七日，一路顺利攻占了平绥铁路的终点包头，日军终于完成对于内蒙大体的控制。
21.8 华北作战的检讨
虽然日军在华北作战的行动中，除了在山西作战的局部地区之外，一直保持主动攻击的优势，迫使华军一再退出防守的阵地与城市，但是日军却没有办法在黄河以北，歼灭华军的主力，一方面华军主力根本不在华北，剩下的华军，不但抵抗意志出奇的坚强，而且部队败而不散，都能有效脱离日军的包围，再度的集结作战。
之后，日本华北方面军接近三分之一的部队，被抽调支持华东战场决战，以及日本大本营要求，华北方面军在中国东北的冬季冰封期间，必须减少作战任务，保持兵力运用的弹性，作为关东军防苏作战的预备兵力[5]，因此日本的华北方面军只能就地整补，以等待新的作战命令。
华军在华北采取败而不降的战术，同时颠倒战线作战，在日军控制战线的后方，发展游击战，威胁日军战线的补给线，使得日军在深入华北之后，派在维持后方补给线的兵力，还要多于前线作战的部队。这种作战方式，已经使得日军陷入大量消耗战略资源的困境之中，主要的兵力不能用在继续的战略攻击，反而用在维持补给线上。
就战略上而言，日军的攻占山西，是有着控制华北平原战略侧翼的作用，但原先日军之所以进攻山西高原，则是为了挽回担任侧翼掩护的第五师团作战失利的面子，同时为了追击华军转向山西高原集结的部队，华北方面军将作战部队主力，转向山西调动，没有沿铁路快速的南侵。最后日军虽然攻占山西，不但没有歼灭到华军主力，反而是困守在山西各个战略重镇之中，必须用大量的兵力来维持日军的补给线。
21.9 日军大本营缺乏战略远见
其实日军攻占山西、陕西与河南交界的风陵渡，实在是取得极大的地缘战略优势，假如当时日本政府能够全面地动员兵力，以达到真正亡华的战略目标，那么日军可以在攻占山西之后，运用征服整个中国的大战略眼光，大量增兵投入中国战场，以十个师团的兵力，由山西渡河，其中三个师团，进攻陕西的关中与延安，然后西进截断甘肃与苏联的交通路线，另外一路则由五个师团越过秦岭，直捣四川，深入云南，两个师团沿汉水进逼河南、湖北与陕西的边界，对武汉形成侧背牵制的战略包围。
这时日本同时以海军支持机动兵力优势，封锁东南沿海，随时准备对东南的重镇发动攻势，这样中国就根本没有力量分兵向西南大后方增援，以抵抗日军这样深入的攻势，而蒋介石的大西南抗日基地的战略布局，也就发挥不了作用。此时日军再各以五个师团分兵两路，一路沿平汉线南下，一路沿长江西进，会师武汉之后，再攻华南；日本的陆海军再在华南沿岸以三个师团登陆夹击，那么中国很可能就会在卢沟桥事变之后的一到两年之内战败投降。若是日本依照这个战略的进行部署，日军用在中国的陆军部队，最多只要三十到三十五个师团，加上海空军的支持投入，总数八十万日军，真的就有机会在两年内灭亡中国。
但是日本从开始就一直低估中国的抵抗意志，多数的日本军方人士都普遍的认为[6]，日本只要动用局部与有限武力的打击，给中国几次致命的打击，中国就会屈膝投降，但是当中国总是败而不降，反而不断地凝聚再生战力，迫使日本一再增兵，最后日本在华的总兵力，已经提高到百万以上，仍然无法击败中国，这就是日本缺乏战略远见，与其历史眼光错误的结果。
从各种作战的形式条件而言，分析中日之战，日本是应该赢却没有赢，中国是应该输而没有输。原本日军预期极高的华北之战，由于华军主力东调上海而落空，日军对此状况的整个应变不但迟缓，而且对于华军所发动的攻击，也一直没有发挥优势包围歼灭对方主力的效果。日军更没有沿着平汉铁路疾进，越过黄淮平原兼程南下，而对华中的重镇武汉造成战略威胁，反而误打误撞的先仰攻山西高原，而将作战兵力量分散，使得日军在华北平原最后只落得一个防御的态势，根本就不符合日军速战速决的战略原则了。
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