1937年“七七”事变，中国抗日战争全面爆发，国共两党第二次合作，结成统一战线，联合作战。晋绥划为第二战区，部队编为两个集团军，杨爱源为第六集团军总司令，傅作义绥远省主席，兼第七集团军总司令和北路军总指挥。

第七集团军辖35军、13军、68师、骑7师、骑2师、高桂滋部和刘汝明部，主要担负负责平绥铁路沿线上的防御任务。68师为预备队驻天镇一带待命。8月初，汤恩伯率13军从绥东赶到怀来、南口一带设防。傅作义设总司令部于装甲车上，巡行于柴沟堡、沙城之间指挥。

经35军各部浴血奋战，收复了康保、宝昌、沽源、尚义、南壕�、化德等伪蒙古军李守信、德王所盘踞的广大地区，伪蒙古军只好集结龟缩到张北困守。

8月12日至8月25日，13军顽强地与日军激战10多天，日军不停地增援均未攻破防线。此时，日军从热河兵分两路进攻察哈尔省，增援张北伪蒙古军李守信和德王的困守之敌。

刘汝明在“七七”事变之前就与日本人有秘密来往，所以抗战后既不积极围歼张北困守之敌，而是忙于转移自己的私人财产，把部队作为保护他们家私有财产的家丁，一同南撤。刘汝明撤走后，日军便乘虚而进入张北，立即南下，并以空降兵配合，很快截断平绥线，占领孔家庄车站。傅作义将军令刘汝明部和李服膺68师夹击孔家庄之敌，恢复平绥线。因为刘汝明和李服膺原来不是傅作义的部下，对傅阳奉阴违。刘汝明只顾保护自己家的私人财产，拒不服从傅的命令，而李服膺又行动迟缓，致使孔家庄之敌如入无人之境，越来越多，虽经傅部35军袁庆荣团拼死冲杀，终因敌众我寡，未能将敌驱走。就在刘汝明部和高桂滋部均各行其是的情况下，汤恩伯部的背后空虚，被敌人截断，补给难以供应，只好自行沿太行山向山西方面撤退。日军坂垣师团尾随其后由怀来向山西浑源、灵邱等地进犯，与杨爱源的第六集团军接触，阎锡山下令傅作义赶快向山西转移。按理说傅作义作为绥远省主席，理应固守绥远，但从大局出发，傅作义还是率部经怀仁、山阴、朔县，移驻阳明堡。

“七七”事变，国共两党结成统一战线，联合抗日，山西作为抗日的主战场，共产党所属的115师、120师、129师均开赴山西抗日前线参战。并设驻晋办事处于太原，周恩来、彭德怀、彭雪枫曾多次会见阎锡山，在阎的总部，傅作义和周恩来多次商谈持久抗战的有关事宜。

由怀来侵晋的坂垣师团，与由平绥铁路经大同南犯之敌，向长城的阳方口、茹越口、平型关发动钳形的强烈攻势。第六军团军的郭宗汾、陈长捷两部在平型关与敌展开拉锯战，情况十分危急。阎锡山急令傅作义率35军孙兰峰旅、董其武旅火速增援平型关，并命令傅作义代替杨爱源指挥平型关会战。

9月25日，115师所属343旅的3个团由冉庄出发，拂晓进入伏击阵地。清晨天微明，坂垣师团第21旅团所属21联队和辎重部队走进伏击圈，清晨5时战斗打响，激战一天，全歼敌军获得了振奋人心的平型关大捷，由于这一胜利使平型关正面守军得以继续抗敌三天。

9月28日，茹越口战况甚烈，旅长梁建堂壮烈牺牲。茹越口守军防线被日军突破。日军越过长城，占领繁峙，平型关守军腹背受敌。10月1日，阎锡山给傅作义下令全线撤退，赶到忻口设防。日军越过阳方口、茹越口、平型关会师南下，很快进入忻口地区。

日军来势凶猛，武器精良，形势十分危急，光靠晋绥军这些部队是只有招架之势，没有还手之力。向来以保守著称阎锡山，只想把他的独立王国搞好，不允许任何人染指山西，此时，不得不向蒋介石请求支援，蒋介石便派第14集团军司令卫立煌兼第二战区副司令长官到山西支援抗战，任忻口会战的前敌总指挥。

1935年4月3日，国民党给71人授了上将军衔。蒋介石是特级，10人授一级，26人授二级，34人授中将加上将(也就是三级上将)傅作义在71位上将中总排队是第16名，是二级上将的第五名，任第7集团军总司令;卫立煌在71位上将中总排队是39名，是三级上将第二名，任第14集团军总司令。傅作义从平型关撤到忻口后，阎锡山对傅说：卫立煌来晋绥作战，人家是中央军，是客军，他已任前敌总指挥，你从平型关撤下来到忻口屈从前敌副总指挥。

我军防守忻口投入总兵力8万余人，日军投入的总兵力与我相当，但是日军的武器装备要比我们先进精良的多。敌人发起多次狂攻，我方坚守阵地，并配以短促突击，激战23天，日军3移指挥官，毫无进展。双方死伤惨重，我方郝梦龄军长、刘宗祺师长以下万余人阵亡，两万余人负伤，战事激烈时平均每小时就要损失一个团，日军损失基本与我军相当，遂形成相持状态。

10月10日，日军占领石家庄，沿正太铁路向山西进攻，娘子关守军黄绍�部作战不力，很快就放弃了娘子关天险而溃退，使敌军沿正太铁路进入榆次，忻口作战部队不得不后撤。