9月25日，八路军第115师平型关侧翼伏击战大捷，令阎锡山如鲠在喉。八路军虽属第二战区，但毕竟是**的部队。他说：“平型关，不能独让八路军扬名天下！”但平型关正面战事却不顺利，令阎锡山感到焦虑。

27日晨，阎锡山在院子里转来转去，参谋长朱绶光、战区执法总监张培梅、战区战地动员会主任续范亭、第19军军长王靖国等在阎周围。

张培梅说：“长官不要犹豫，可以到前方走走；就是哭哭啼啼叫士兵们看看，他们也好打仗。”续范亭说：“长官如果去，对前方将士是个很大鼓励。”

在别人劝说下，阎锡山终于决定到平型关走一趟。

29日上午，阎锡山在杨爱源、张培梅、续范亭等陪同下来到大营指挥所。见到傅作义后，阎锡山坚持亲到前线视察，由孙楚陪同前往。他们乘车刚到齐城，一架日机临空，众人赶快下车隐蔽。日机飞走后，阎锡山从隐蔽处钻出来，突然看到平型关顶及周围山高上已满目白霜，想必雁门关和宁武关也已被白雪覆盖。他自语道：“三关戴孝，不祥之兆啊！”

孙楚说：“长官来前线的事，已通报各部队，对稳定军心已起到很大作用。为了安全，长官不宜再前行！”坏消息频频传来：日军第15旅团攻占茹越口后，又攻占临近的铁甲岭要塞，然后直插雁门山后方，于29日傍晚占领繁峙城。繁峙丢失，等于平型关后路被切断，内长城防线即有崩溃的可能。阎锡山感到局势大为不妙。他说：“雁北和平型关两方面，都使我们忧虑，得想想办法呀！”

29日晚，阎锡山召集前方军以上将领紧急军事会议。平型关前线总指挥傅作义讲了作战方案。他说：“在平型关以现有兵力坚守，以已进至繁峙东西的第35军全部，夹击侵入繁峙之敌，将其消灭或驱逐出茹越口，带动第15军向团城口方向转移，抄袭平型关、灵丘，消灭日军第5师团。”大家同意此作战方案。

傅作义又说：“如果决定实施此方案，我愿亲率第35军收复繁峙，打破目前危局！”傅作义此言令众人感到振奋。

正在这时，平型关前线发来急电称：日军向平型关以南移动，似有转变主攻方向于平型关南翼的企图。孙楚说：“防守平型关南翼的第73师和独3旅，都是残破之部，所占正面又宽，若敌人以主力进攻，肯定顶不住。我建议将35军218旅留下，以作应急。”

这时，王靖国给阎锡山来电话报告：雁北方面反攻铁甲岭、茹越口的部队已退回代县，拟留35军一部在代县东警戒。两个方向均有顾虑，阎锡山没了主意。

傅作义站起来坚定地说：“长官，咱们不能瞻前顾后，而应坚决地首先消灭侵入繁峙之敌，稳定后方，再图良策！”

杨爱源说：“日军既已进占繁峙，有可能再冲击峨口，直窜五台山。峨口至五台的公路如被敌切断，从平型关回五台可就难啰！”

阎锡山沉思片刻，拍了下桌子，猛地站起来，大声说：“星如（杨爱源字），宜生（傅作义字），咱们就下令全线撤退吧！”散会时已至午夜。

开完紧急军事会议，阎锡山就在随员陪同下匆匆离开平型关。他感到忧郁烦乱，十分疲倦。行进途中吟诗一首：“撤兵令下意凄凉，指挥杂军愧无方；原由平型复南口，孰意茹越损鉴堂。”

黎明前行至五台山下，阎锡山看见光明寺灯光闪耀，又吟诗一首：“雪天彻夜走清凉，飞灯光辉遍山梁；老人途中迟行进，徒步泥泞衣带霜。”

9月30日，第二战区参谋长朱绶光在太和岭口行营代阎锡山发出总撤退令，内长城一线各路大军转移到太原以北的忻口地区集结，准备全力保卫太原。

阎锡山想到平型关正面战场失败，独让八路军侧翼战场获胜而扬名中外，他极为愤慨：“高桂滋放弃团城口，败坏大局，比刘汝明放弃张家口，更为可杀！”但是没有人杀高桂滋，他忿忿不平！

同日，阎锡山在台怀镇致电蒋介石，除报告战况及军队部署外，并提出：“山指挥无方，丧失关隘，贻误国事，非特自疚，实为国法所不容，恳钧座呈请政府严予惩处。”

第二天，蒋介石复电安抚道：“吾兄亲躬督师，为国宣劳，殊深嘉佩。平型小挫，请毋介怀，仍盼策励各军，继续杀敌，以争取最后胜利。”