「在三顆雞蛋上跳舞」
1936年(民國二十五年)2月，紅軍東渡抗日。閻錫山任把晉綏軍所有七個師的兵力編為四個縱隊，沿黃河一線設防阻擊。在第一階段戰鬥中，關上村一戰，晉軍周原健全軍覆沒。閻錫山大吃一驚，深感紅軍的強大，絕非山西一省的力量所能抗拒，便急忙電請蔣介石派兵增援。
蔣介石早想把他的勢力伸向山西，便立即答應閻的請求，迅速派嫡系部隊第十三軍，經隴海路輸送到豫西，由通晉的各渡口過黃河入晉，沿同蒲路北上增援。另派三十二軍商震部由正太路開到晉中，增強保衛太原的力量。中國共產黨為了避免內戰擴大，回師陜北，並於5月5日發出【停戰議和，一致抗日】的通電，號召停止內戰，一致對外。但蔣介石的軍隊仍賴在山西不走，企圖趁機削弱閻錫山的勢力，並進而趁機把閻擠出山西。
拿閻錫山自己的話來說，他當時「在三顆雞蛋上跳舞，哪一顆也不能踩破」，就是說他哪一方也惹不起，哪一方也要反對，但又對哪一方也得應付一下。閻認為只要他能打出「聯共抗日」的招牌，取得共產黨對他的支持，就既可以利用共產黨的力量與威信，動員群眾來對日作戰，暫保他的全部財產，又可以逼迫蔣介石不敢對他的「內政」進行幹涉。 其實質是：既要聯共，又要在暗中防共、反共；既要抗日，又要在暗中和日、親日；既怕蔣、拒蔣，又要依靠蔣。
會見周恩來和朱德
1937年(民國二十六年)7月7日，日本帝國主義發動了全面侵華戰爭，中華民族面臨生死存亡的嚴重關頭。第二天，中國共產黨發出通電，號召「中國同胞、政府與軍隊團結起來，築成民族統一戰線的堅固長城，抵制日寇的侵略!」在中國共產黨的呼籲下，7月17日，蔣介石在廬山發表了著名的演說，宣布對日抗戰，並承認陜甘寧邊區政府。這樣，抗日民族統一戰線建立，國共第二次合作正式形成。
為了聯合閻錫山共同抗日，中共中央先後派周恩來、劉少奇、朱德等來到山西，同閻錫山商談合作抗日事宜。周恩來在太原先和趙戴文、梁化之進行了接觸，後到太和嶺行營，同閻錫山直接談判，提出在二戰區的範圍內，成立有共產黨八路軍代表參加領導的統一戰線的總動員委員會的建議。雙方就成立戰動總會一事達成協定。9月20日，第二戰區戰動總會在太原宣告成立。
9月18日(農歷八月十四日)上午8點半，八路軍總部在侯馬舉行了抗日動員大會後，由朱德等率領，乘火車北上。經太原、忻州、定襄，於下午4點30分到達河邊村。八路軍在河邊村火車站下車後，受到河邊人民的熱烈歡迎。當時，閻錫山正在村裏小住，朱德便前往「東花園」會見閻錫山。閻錫山以上賓接待，雙方就抗日事宜進行了商討。
晉北抗戰前線
朱德和周恩來到五台後，大同已失陷，日軍主力正由冀晉邊境的天鎮、廣靈向平型關撲來。為了研究新的戰略部署，更好地聯合對敵，9月21日，周、朱二人到太和嶺口再次會見了閻錫山。經過協商，雙方約定晉綏軍負責堅守平型關正面，八路軍隱蔽集結於兩側，待敵人進攻平型關時，前後夾擊。9月22日，朱德回到五台城，召開了一一五師連以上幹部會議，對平型關戰鬥作了部署。
根據部署，一一五師師部及三四四旅(旅長徐海東)在副師長聶榮臻率領下，從五台縣蔣坊村出發，日夜兼程，經龍泉關到了阜平，然後迂回敵後，23日夜裏到平型關附近的上寨村待命。2 5日，八路軍和晉綏軍在平型關殲滅日軍板垣師團1000余人，給日軍以沈重打擊，威震央外，有力地粉碎了日軍三個月滅亡中國的夢囈，鼓舞了全國人民抗戰的信心。
平型關戰役後，日軍不敢向平型關正面進攻，被迫改變戰略，由進犯大同的日本關東軍南下渾源，迂回於雁門關與平型關之間的茹越口，發動猛攻，以策應陷於窘境中的第五師團。接著，日軍又占領了鐵甲嶺，29日夜間，占領了繁峙城。
在這關鍵時刻，閻錫山對形勢作了悲觀的估計，於30日深夜，在砂河南邊的一個村子裏，召開了軍事會議，閻錫山命令前線各路大軍，向五台山、雲中山、蘆芽山轉移，集中主力於忻縣、忻口之間，以保衛太原。雁門關方面，由行營參謀長朱綬光代閻下令撤退。
忻口會戰始末
10月1日，閻錫山為了向山西人民「交賬」，親自審訊了在天鎮作戰不力的晉綏軍第十一軍軍長李服膺，隨後處以死刑，使晉綏軍不敢繼續後退。加上中央軍開進山西，八路軍迂回敵人側翼，協同作戰，於是他又壯大了膽子，和傅作義、周恩來等召開了軍事會議，決定在忻口進行一次大規模的會戰。
忻口戰役一開始就十分激烈。日軍在飛機的俯沖、掃射和猛烈的炮火、機槍、坦克掩護下，在爭奪忻口西側的南懷化時，整營整連地反復向我軍前沿陣地猛撲。等敵人進至幾十米時，我軍陣地手榴彈齊發，戰士們從戰壕裏沖出來，追擊潰退下去的敵人，敵人死傷甚眾。敵人無數次的沖擊，都被我軍打垮。在左翼的大白水村，敵我各占一半，展開了連續的肉搏戰，日軍雖多次增援反撲，均遭我軍痛擊，最後仍未攻占全村。
忻口戰役中，守軍寸土必爭。軍長郝夢齡在火線指揮，被敵人炮彈擊中，光榮殉職。官兵犧牲者不下萬余，負傷者也在兩萬以上。戰鬥最激烈時，在正面二裏寬的戰線上，從拂曉至黃昏，一天竟損失了10個團。但我軍愈戰愈勇，置生死於度外，或堅守陣地，或支援友軍，為民族生存，奮力殺敵。經過23天的英勇戰鬥，日軍受到嚴重打擊，死傷萬人左右。日軍著名的板垣師團一籌莫展，被阻在忻口陣地前，不能前進一步。日軍無法取勝，曾被迫作向北撤退的準備。
八路軍配合正面作戰，120師七一六團於10月18日，在雁門關伏擊日軍，殲敵一部。10月19日，八路軍總部指揮一二九師七六九團深入敵人側後，襲擊了代縣以南的陽明堡敵人飛機場，燒毀敵軍飛機24架。
日軍為了策應忻口戰役，由石家莊派兵進攻娘子關。我守軍堅守半個多月，敵迂回至後方，守軍被迫於10月26日撤退。日軍沿陽泉、壽陽向榆次進軍，威脅太原，閻錫山見狀，急忙調傅作義率三十五軍防守太原，接著又發電報，要衛立煌率領守忻口的大軍火速向太原方向撤退。衛立煌沒辦法，只好命令忻口全線主動後撤，忻口戰役遂告結束。 忻口戰役從10月11日開始，到11月2日結束，前後共23天，成為華北抗戰初期最激烈的戰役，也是歷時最久、傷亡最大的一次戰役。
忻口戰役後，閻錫山曾作詩說：
忻口布陣得從容，全賴原平拒敵功，
假使娘關不失敗，廿三何至任敵攻?
