11月10日，日軍出動400架轟炸機對太原防線實施轟炸，日軍大本營督促第二方面軍司令官寺內壽一，要不惜任何代價在年底前拿下太原。一開始日軍動用6個師團，在太原正面，左右翼發動了全線進攻。日軍大本營司令官東條英機親自飛到石家莊督戰，鼓舞前線將士的士氣，旨在表達大本營的決心。
看樣子淞滬戰場的勝利，讓日軍大本營下決心務必佔領太原，實施佔領山西的計劃。日本內閣也認為只要佔領了山西，中國境內已經沒有抵抗的能力，隨後日軍又開始新一輪向關內增兵。淞滬戰場中隊潰敗後，日軍海軍提出了封鎖中國海上通道的建議，隨後在金山登陸的日軍第10軍分兵，開始配合日海軍兵鋒指向福州，繼而掀起在海上封鎖中國的行動。
太原戰區指揮部里，電話聲響成一片，穆亞平坐在那里一言不發，彭德懷望著牆上的軍用地圖也是沉默不語，日軍竟然動用6個師團向太原防線發動全線進攻，這是他們事先沒有想到的。良久，彭德懷說︰「穆司令，日軍發動全線進攻，看樣子日軍要不惜任何代價攻佔太原，我判斷日軍會很快向山西增兵，一場大範圍的惡戰在所難免。」
穆亞平冷笑說︰「日軍不是想拼命嗎？那咱們就奉陪。命令五原地區的的最後5萬補充兵員，全部拉到太原前線。另外通知商震副主席，立即征召10萬預備役，我要求一個月時間，10萬預備役必須集結待命。」一名參謀速記完轉身發報去了。
這時參謀長楊效歐匆忙走進說︰「穆司令，我擔心藏山防線，我要求去坐鎮指揮。」穆亞平想想說︰「好吧我同意，但是要注意安全。」彭德懷上前握住楊效歐的手說︰「日軍同時發動藏山以西防線的進攻，其用意非常明顯，即便會攻太原受挫，日軍若突破藏山防線，會大舉向北部用兵，日軍看到了忻州是真空地帶。因此藏山防線不容有失，楊參謀長拜托你了。」楊效歐鄭重的點點頭，轉身出發了。
太原戰役發起前，日軍的兵力部署是，日軍第四軍四個師團，分別向太原正面、左右兩翼發動攻勢。日軍第五軍兩個師團在南部和晉中以西擔任警戒。第五軍另外兩個師團擔任藏山防線進攻。重炮旅和戰車第一旅團全部配屬第四軍作戰。此時在陽泉第四軍軍部，川谷有介臉色十分難看，發動進攻已經兩天了，可是進攻非常緩慢，兩翼不僅遭到頑強阻擊，正面的進攻簡直像蝸牛在爬，關鍵是正面中隊的防守兵力不是很多，作為太原東部的外圍工事，應該是重兵把守，可是前線部隊報告，他們遭遇了中隊的地堡群，進攻非常困難。
日軍選擇在太原兩翼同時發動進攻，就是考慮到了正面進攻的困難程度。開戰前第四軍軍長川谷有介召開軍事會議，專門研究進攻太原城的作戰方案。正面突擊不僅面臨太原外圍陣地的雷區、大量的鋼筋水泥地堡群，即便突進市區還要面臨中隊的巷戰。川谷有介在張家口和中隊打過巷戰，那種慘烈和困難他比誰都清楚。
如果正面突擊進入市區，並和中隊爆發巷戰，考慮到太原城區相比張家口大了三倍，哪嘛整個第四軍填進去恐怕都難以為繼，關鍵是巷戰造成的難以想象的傷亡是承受不起的。因此川谷有介上報方面軍司令部，要求在兩翼同時發動進攻，逐漸遏制中隊打巷戰的規模，川谷有介期望突進城內的同時，在兩翼包抄城區，如果太原成為一只孤城，哪嘛佔領太原就容易多了。因此方面軍司令部采納了他的建議。
日軍第4師團連續發動了兩天的進攻，突破了太原外圍零星陣地，結果在楊家峪、郝莊鎮、棗園一線受阻，這一線距離城區大約有5公里，日軍遇到了此前從沒有遇到的地堡群永久工事，密密麻麻的地堡群其密集的交叉火力，造成日軍傷亡慘重進攻受阻。
在楊家峪、郝莊鎮、棗園一線，是獨立步兵第四旅在防守，第四旅是一支加強旅，人員8000人，他們進駐這一線已經有一年之久。另外，城區有3萬補充兵源，直接劃歸戰區司令部指揮。他們一方面對第四旅進行有效的補充，一方面就是為打巷戰作準備。補充兵員沒有具體的番號，建制單位以大隊為基準。每個大隊定編300人。而且這支3萬人的補充兵源，為了打巷戰同樣訓練了一年之久。
穆亞平在戰前沒有組建更多的部隊編制，一是為了麻痹日軍，讓日軍產生誤判，同時也是為了減少開支，便于更有效的指揮。要知道防御作戰要的就是兵員數量，而不是眾多的成建制部隊。
日軍第4師團正面受阻，第9師團、第17師團向左翼發動進攻同樣面對頑強的阻擊，難以突破。日軍第21師團向右翼防線發動進攻，更是難以為繼，戰局一開使日軍陷入困境。
而日軍第五軍、第28、31師團對北部的藏山防線發動進攻，同樣遭受了頑強的阻擊，兩天下來日軍進攻部隊同樣灰頭土臉。兩天時間，日軍出動作戰飛機1500架次實施轟炸，日軍使用了大量的毒氣彈仍然無果。所有進攻態勢告訴日軍，太原會戰將考量雙方意志、頑強比拼、犧牲精神、持久作戰能力的極限。
石家莊日軍第二方面軍指揮部，司令官寺內壽一大將站在軍用地圖前。此時他的表情嚴峻、冷漠。兩天的進攻使他看出了太原防線中隊準備的是多麼完備。同時他也看出了娘子關防線是中隊故意放棄的，而中隊的節節阻擊也是有意而為之，其目的就是吸引日軍向太原發動進攻，忽然之間他有上當的感覺。
戰役發起前，第四軍軍長川谷有介曾暗示太原會戰前景不妙，當時他認為川谷有介是張家口作戰心里留下陰影，現在看來他說的有道理，山西的中隊這是在和日軍的精銳部隊拼消耗。可是現在箭以出玄，整個大本營包括國內都深受淞滬大捷的影響，因此日軍大本營拿下太原的決心是不容置疑的，盡管寺內壽一看出這一點仍然不得不為之。
參謀長看到司令官心緒不寧說︰「將軍閣下，兩天的進攻全線受阻，大本營恐怕會督促我們加強攻勢，如果這種局面維持下去，前線部隊的傷亡將難以承受，應該督促大本營繼續向山西增兵，否則我們的進攻力度將難以維持，請司令官早作打算。」
寺內壽一說︰「大本營增兵勢在必行，這方面你我不用操心。關鍵是我們將陷入山西的泥潭不可自拔，也許我們犯了一個戰略上的錯誤，目前我們的國力難以承受如此規模的大範圍進攻。現在你看出中國的土地是多麼遼闊，我們強大的兵力一分散，其弱點就暴露出來。關鍵是山西經過多年的準備，他們的防御能力太完善了。」
參謀長說︰「將軍閣下，大本營對佔領山西已經無法放棄，即便不惜任何代價也要達到戰略目的，下一步加強進攻勢在必行。」寺內壽一說︰「無論付出多大代價也要拿下太原，我們現在已經沒有回頭路。」
太原戰區指揮部，彭德懷有些擔心說︰「穆司令，如果現在日軍繼續在察哈爾發動進攻，我們兩線作戰將難以為繼，可是日軍為什麼不抓住有利時機在察哈爾繼續進攻那？」
穆亞平笑說︰「彭總，你大可放心，日軍不會在察哈爾繼續進攻。常言道知己知彼百戰不殆，說白了這就是日軍的弱點。日軍剛剛打完淞滬會戰，他的戰爭潛力是無法支撐的。關鍵是日軍的後勤補給無法保證南北兩線的作戰。現在日軍戰線拉長，後勤補給將更加困難，尤其是對察哈爾和太原的物資同時補給，日軍根本做不到。淞滬會戰日軍是利用大海的優勢，保證了作戰之需。」
彭德懷眼楮一亮說︰「穆司令！你的意思是說，日軍在太原作戰會應為後勤補給不暢，而影響作戰。」穆亞平狡猾說︰「彭總，這回你看出我們放日軍進入山西的好處吧！一句話戰爭打的就是後勤。」
彭德懷說︰「看樣子日軍兵力進入山西有極限，莫非。」穆亞平說︰「不錯！待日軍繼續增兵後，我要對他的後勤補給展開襲擊，我要讓他幾十萬大軍因為後勤補給而陷入困境，這是我們的殺手 。」
彭德懷聞听大喜，頓時他對太原會戰底氣十足說︰「穆司令，我有個想法，你看115師第343旅在東側，120師359旅在西南側，他們所在的位置恰到好處，我的想法是現在讓他們按兵不動，待時機成熟後，突然向日軍的補給線發動進攻，會收到意想不到的效果。」
穆亞平說︰「彭總！游擊作戰你是行家里手，你就放就來狠得。我建議屆時115師344旅由蓋縣出擊，分別對平漢線、石太線襲擊作戰，徹底癱瘓他的鐵路線，至少讓日軍短期內無法向山西境內運送作戰物資，到時候讓日軍後勤補給全面陷入困境。」