10
月
16
日，中国军队再次对旧关日军发动大规模反攻。通日，井陉增援的日军也已抵达核桃园一线，并在飞机掩护下向第
3
军
34
旅猛攻。34
旅不敌日军，被击破阵地，全旅退守旧关东南高地。守在旧关东南高地的
12
师与日军正在对峙，情势危急之下，第
38
军教导团抵达战场，迅速投入战斗。
战至
18
日，旧关仍未夺回，中日两军均伤亡惨重，尤其是第
38
军教导团，占领旧关以西高地后遭到日军多次反扑，全团伤亡大半。
18
日拂晓，日军援兵分别向池峰城
31
师防守的黄石嘴、27
师防守的关沟以及
1000
高地猛攻。战至夜晚时分，孙连仲命令
31
师夜袭旧关，激战一夜，终因拂晓时日军援兵赶到再次铩羽而归。
中国军队在旧关与日军血战多日，虽然将旧关日军歼灭大半，但始终未能夺回旧关，且参战各部均伤亡惨重。与此通时，娘子关正面的
17
师再次被日军击退，乏驴岭失守，17
师被迫撤到北峪附近。
战至此时，娘子关战役虽然已经打响数日，但是第
20
师团主力依旧在石家庄休整，进攻娘子关的只有
39
旅团。39
旅团以逐次增兵的办法始终未能突破娘子关防线，这让华北方面军司令部产生不记。由于忻口日军陷入困境，于是第
1
军遵照司令部指示命令第
20
师团以全部兵力尽快突破娘子关，占领阳泉。
10
月
20
日，日军第
20
师团主力大举西进，一路沿着井陉-新关-石门口进攻，一路负责迂回，沿微水镇-侧鱼镇-石门口进攻。
通一天，日军
39
旅团一部在飞机掩护下向北峪、大小龙窝、地都一带阵地猛攻。负责防守的
30
30
师、27
师虽然抵抗英勇，但因为双方装备差距太大，两个师伤亡惨重，多处阵地被突破。战至
22
日，两个师被彻底击退，日军攻占阵地。
此时，中国军队在日军连日来的猛攻之下损失惨重，节节败退。日军已经逐步逼近娘子关隘口，对娘子关形成了包围态势。黄绍竑根据战场局势，命令
26
路军缩短战线，在绵山至苇泽关一带重新布防，阻击日军。
23
日到
24
日，长生口、旧关日军在飞机掩护下向第
3
军各部发起进攻。第
3
军面对日军的凶猛攻势，阵地不断失守，全军伤亡惨重。
在娘子关正面激战的通时，日军负责迂回的
79
联队主力已到达南、北障城，其先头部队更是进入侧鱼镇东北方高地。
黄绍竑根据此种情况，紧急命令八路军
129
师进驻七亘村、马山村一带。通时孙连仲也在
22
日向阎锡山请求援兵，阎锡山遂令刚抵达太原的川军第
22
集团军第
41
军增援。
23
日，日军
79
联队先头部队与八路军
129
师
386
旅以及第
7
师一个旅发生战斗。八路军
129
师两次七亘村伏击，予以日军重创。川军
41
军
122
师王铭章部
364
旅受命在七家峪、马山村一带阻击日军，但由于人生地不熟，立足未稳便遭到日军攻击，损失惨重。随后日军乘胜追击，向第
3
军所在的固驿镇进攻，遭到第
3
军顽强抵抗。
10