十一日上午，正面日軍川岸兵團準備就緒，開始向娘子關發起攻擊。首當其衝的是趙壽山師，趙壽山親自督戰，在雪花山拼死抵抗。
稍後，日軍以主力部隊向趙師的右側猛攻。娘子關的右側五公里處還有一道關口，稱舊關也叫固關，這裡正是趙壽山師同曾萬鍾第三軍的接合部。日本人十分精明，首先開始的攻擊，只是對娘子關的佯攻，以轉移我軍的注意力。然後以中央軍同地方軍的結合部爲突破方向，他們知道，這裡纔是陣線的薄弱環節，容易斬斷。
駐守舊關的是第三軍第七師的一個團。敵人的攻擊一開始，就以猛烈的炮擊伴隨帶泄光彈的重機槍向我主陣地猛烈掃射，接着是飛機輪番轟炸。漫山遍野的日本鬼子像蝗蟲般地涌來。密集的槍聲、炮聲和鬼子兵的“呀、呀”怪叫聲響成一片，整個舊關陣地哨煙瀰漫，碎石亂濺，工事全被摧毀，陣地成了一片焦土。雙方反覆爭奪取，從上午打到下午，第一線的連長張彪，兩手端着衝鋒槍，帶領全連向敵人反衝鋒，左臂和右肩兩處負傷，最後在敵人的炮擊中陣亡。該連的上士文書衡量，是第三軍中的四川人（遂寧），戰鬥激烈時手持衝鋒槍向衝鋒上來的鬼子猛烈掃射，突然感覺像是一塊數十斤重的大石頭猛擊在自己的右胸，渾身一軟倒在地上。低頭一看，鮮血直冒，胸部被子彈洞穿，眼睜睜的見着挺着刺刀的日本鬼子己經對着自己衝上來，自己連擡手的力氣也沒有了。正在這時，一個滿身血污的人爬過來，張着一隻淡紅色嘴巴喊叫：“師爺，你負傷了，快！”說着，連拉帶撞，兩人一同滾下深谷。這時天己經黑盡，還下着細雨，此人把衡量又背到一個石窟躺下，才泣不成聲地說：“全團的人都。。。。。。光。。。。。。”聲音中聽出，這是班長張世勳。
終於，日軍攻破第三軍的防線，一舉佔領了舊關。
丟掉了舊關，曾萬鍾大驚，立即親自組織****，反覆衝殺。可是舊關反而成了日本人堡壘，敵人利用舊關的地形，據險固守。第三軍的****屢屢受挫。很快，日軍又利用舊關爲攻擊出發點，增兵繼續猛烈突擊，第三軍不支，陣線被撕開一個大口子。全線立即處於十分危急的狀態。
涌入這個口子的日軍不斷擴大戰果分兵兩路，一路向南攻擊，壓迫第三軍後退，企圖把口子撕得更大。另一路是其主力，攻擊力量極其兇狠，直向黃紹竑指揮部所在地下盤石車站突進，意圖十分明顯，佔領了這個車站，便是截斷了娘子關守軍的後路。第二天早晨，一股日軍逼近黃紹竑指揮部所在地的後山，槍炮聲猛烈響起，己經總指揮部的衛隊交火。此時，黃紹竑手中能指揮的部隊只有這二百多人的衛隊，形勢驟然緊張起來。
恰好此時有孫連仲的一個旅在下盤石車站候車西進。原來孫連仲由率部由石家莊增援太原後，又接到回援娘子關的命令，現在又正從太原東進之中。而眼前的這個旅還沒有接到增援娘子關的命令，仍在執行西進增援太原的任務，正隱蔽在火車站一帶，等待從太原方向來的火車。黃紹竑找到這個旅的旅長侯鏡如，越級命令侯鏡如率部進入戰鬥，阻止日軍的攻勢。侯旅運動上去，同敵人一陣激戰，傷亡慘重，總算暫時把敵人頂住了。
雙方正在膠着的時候，有陝西軍楊虎城的教導團在團長李振西帶領下趕到。這個教導團有二千多人，有很多青年學生，也曾有共產黨員任過教官，有很強的戰鬥力。正在焦急之中的黃紹竑立即命令教導團增援，該團志氣高昂，李振西作戰勇敢頑強。該團從上午打到下午四點，僅存四百餘人，但總算把敵人的攻勢擋住了。
從太原增援而來的孫連仲主力，一路冒着敵機轟炸，在午後終於趕來，迅速投入戰鬥，才把這條戰線鞏固下來。
此時的娘子關正面戰鬥激烈，雪花山陣地己經失守。趙壽山師退守沿鐵路兩側據險固守。
日軍把攻擊的重點完全轉移到已經佔領的舊關一帶。黃紹竑調整部署，讓孫連仲負責舊關，重新奪回己失去的陣地。曾萬鐘的第三軍負責舊關右翼直至昔陽方面的防務。可是這方面自舊關開戰後黃紹竑就同曾萬鍾失去聯繫，情況不明，黃紹竑心中對此也成了一團霧水。
孫連仲增援上去後，一開始倒還頻頻得手，把敵人壓回到舊關附近。可是敵人憑險固守，戰鬥異常激烈，進攻再無進展。一次，黃紹竑指示孫連仲懸賞一個營攻佔一個陣地。孫指派二十七師的一個營來擔當此項任務，並當衆宣佈這個懸賞。可是這個營長慷慨地說：“賞什麼羅！軍人以衛國爲天職，即令犧牲了，只希望抗戰勝利後能在那兒立一塊碑來紀念我們這羣爲國犧牲的人就滿足了。”營長帶着人衝上去了，一時槍炮大作，血肉橫飛，陣地沒能奪回來，營長和他的大部分都犧牲了，全營剩下百餘人。黃紹竑在幾十年後的回憶中提到了這件事，遺憾的是他記不起這位營長的名字了。這位營長和千千萬萬的壯士一樣成了無名英雄。再後來，這段豪言壯語被移植影視節目中。其實，一些影視中的原型蓋出於此。只是不知道這位營長等人陣亡的地方有沒有照烈士的遺願有這塊紀念碑。
孫連仲的增援，使娘子關前線穩定了幾日。可是現在娘子關的左、右翼都同黃紹竑的指揮部失去聯繫，不僅左翼的馮欽哉依然聯繫不上，連右翼的曾萬鍾部也是情況不明。黃紹竑除了手中的二百人外，又成了光桿司令。於是，他到太原找到了閻錫山，閻錫山還在爲石家莊嘆息，說，沒有想到石家莊丟得那麼快，完全沒有起到對敵人的牽制作用。而且他還在說，更是完全沒有想到敵人竟然不顧平漢鐵路上還有我軍對陣，即調頭以力進攻娘子關。現在忻口也十分吃緊，更無法抽出部隊來增援娘子關。
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閻錫山考慮了一陣後，又說：“川軍鄧錫侯集團軍己奉令調來山西，先頭部隊己到達風陵渡，渡河後即可由同浦路北開，預定是增援娘子關方面的。”實際上他原定川軍是增援忻口的，現在臨時改了口。
此時的川軍二十二集團軍正在向既定的第七戰區開進。
集團軍司令部的先遣人員到達西安後，卻得到西安行營轉來委員長的電令，知道集團軍己被改變嫡屬關係，被派往山西第二戰區作戰。在此之前全軍的一切準備工作完全作廢，深感事情非同小可，立刻電告在成都的集團軍司令部。集團軍司令部得到報告，也殊感意外，委員長的命令不通過指揮系統下達，如此重大的變更不通過戰區和集團軍，而直接命令通知行軍途中的前線部隊，軍令如山，豈非形同兒戲！集團軍司令部立刻派出胡臨聰、章雨初等高級參謀飛西安行營接洽四十一軍軍務。章對蔣鼎文申述說：
“這次川軍主動請纓出川，完全激於愛國熱情，並系蔣委員長命令：要我們接受劉司令長官的指揮，一定要全軍和全集團軍集中後，才渡河；一定要川軍全部集中後，才參加作戰。”
章同時說明川軍的武器窳劣情況，必須加以補充和整訓，才能發揮最大的作戰效力。蔣鼎文鼻子裡哼了一聲：“我打電話向委員長請示。”翌日，蔣轉來委員長的電令：“改變川軍指揮系統，第二十二集團軍劃入第二戰區作戰序列。”至於武器補充問題，蔣鼎文一句話推得乾乾淨淨，說：“既然劃歸戰區，就應該由戰區補充。”
鄧、孫兩人得知這種情況，頓感情況不妙，緊接着於十月二十日又親到西安行營，向蔣鼎文請求，務需在西安對部隊予以必需的補充之後，再行開赴山西。可是蔣鼎文仍然答覆：“己奉軍委會電令，二十二集團軍的軍備補充，由第二戰區負責，勿容再有所請。”
關於急需的戰備方面，閻錫山拿遠水救近火，敷衍說：“可代爲電呈中央，援其他集團軍例，成立二十二集團軍兵站分監部，就太原組織成立，負責戰地彈藥糧食棉服之撥補，及傷患之收容救治。”
後來，閻錫山表示：“戰區可撥付部分擔架和棉衣，可着人領取。”
話說到最後，閻錫山表示了最大慷慨，說願贈送二十二集團軍二十挺晉造輕機槍，算是盡了最大的努力，也是對惶惶然呆若木雞的鄧錫侯徹底封了口。
鄧、孫二人爲了川軍二十二集團軍能在戰場上發揮最大的戰力而處心積慮，到處力爭。可是閻錫山卻是一個的經濟頭腦十分靈活、算賬十分精明的人。據說有一次閻錫山想買銅，找到天津一家外國商行，而閻錫山同這家商行談的卻不是買銅而是買鐵，而交易的數量極大。談到後來，閻錫山又順便提出還想買點銅。商家爲了做成這筆鐵的生意，在談銅的時候十分大方，閻錫山以很划算的價錢便把銅的生意搞定。當把銅拿到手後，當然鐵的生意也就吹了。
顯然，閻錫山把這種生意經也拿到了戰場上。他原來在山西的抗戰實在十分勉強。他的口號是“守土抗戰”，即是說，抗戰是爲了守衛山西，只要日本人不進攻山西，他就不必同日本人開打。華北戰局打開，日軍進攻山西，佔領了晉北迨南口。蔣介石來電，要派三十萬大軍來晉，協助晉軍防守（目的始且不論）。可是閻錫山聽到這個消息，比聽到日本人要來山西還可怕，對其左右說：“蔣先生那樣的隊伍，給山西開來三十萬，不用和日本人打仗，就把山西踏成土坪啦！與其那樣，還不如當亡國奴省事些。”對於接受川軍來晉，也是不得己而爲之，最好是川軍打完仗立即走人，或者是同日本人對消、打完了事，省得覬覦山西這塊地盤、佔了山西的便宜。反正是拿別人家的孩子套狼不心疼，哪裡還能用自己武器補充川軍？
當二十二集團軍的部隊上前線時，全軍在閻錫山那裡共領到山西造輕機槍二十挺，棉軍大衣二百件。杯水車薪，棉衣只好由夜裡值班站崗的哨兵輪流穿，免得站在寒風中被凍成冰棍。至於擔架，共領到一百架，但沒有擔架兵和民夫。這些所謂擔架，實際是在兩根樹枝上繫了一塊布。樹枝又粗又重，士兵還要拿自己的武器和行李乾糧，如何再能扛兩塊大木頭？只好把木頭丟掉，把那塊布解下來纏在腰上，這樣還可以防寒，帶着走上火線去了。
當集團軍高級參謀還在西安同蔣鼎文交涉時，全軍的前衛部隊
三六四旅己經在波浪滔天中依次渡過了黃河。十月十五日，一二二師師長王銘章趕到三六四旅結集的趙村車站，向一羣站在細雨寒風中凍得瑟瑟發抖的士兵作誓師講話，大家揮動着拳頭高聲喊叫：“受命不辱；臨難不苟；負傷不退；被俘不屈。”
寒風凜烈，背靠波濤洶涌的黃河，馬上就要進入哨煙瀰漫的戰場，生死己經置之度外。據生還者回憶，此情此境，頗具一種“風瀟瀟兮易水寒，壯士一去兮不復還”的慷慨悲歌的感覺了。
榆次是東西方向的正太鐵路和南北方向的同蒲鐵路的交匯點，從風陵渡北上的部隊必經之處。此時，忻口前線也吃緊，忻口前線總指揮衛立煌也在向閻錫山要這支原定增援忻口的部隊。黃紹竑先下手爲強，不令隊伍到達太原，就在南面的榆次截住，以免受命去了忻口誤了自己的大事。
原來此時的娘子關前線己經出現了兵敗如山倒的局面。
攻擊娘子關的川岸兵團由日軍第二十師團、十八師團和十九師團第三十一旅團組成，總兵力爲二個半師團。其中十八師團留守石家莊，保障攻擊部隊的後方安全以及後勤供給，並相機跟進。因此直接參加娘子關作戰的部隊是一個半師團。
日軍的攻擊計劃十分嚴謹，而且雄心悖悖。首先以二十師團攻克娘子關，然後沿正太路向西直擊娘子關以西六十公里的陽泉平原，並佔領之，爾後離開正太路向其西南方向通過榆次直插太原以南一百五十公里的平遙。平遙是同蒲鐵路上的重鎮，佔領了平遙，便完全截斷了同蒲路，使太原、忻口地區的我軍失去南退之路；另以三十一旅團爲基幹，附步、炮、騎又各一個聯隊組成昔陽支隊，沿着一條從河北通向山西昔陽的大道向西攻佔昔陽。昔陽是一個赫赫有名的地方，上世紀六七十年代，因其出了一個大寨和陳永貴，令當時國人無人不知無人不曉。日軍佔領昔陽後，將立即調頭北東沿正太路向西，匯同攻克後忻口南下之第五師團等攻擊太原，以四個半師團的兵力包圍和全殲我在山西境內參加決戰的二十多萬軍隊。