冯、黄两军共计有4个师5万余人兵力12倍于参与扫荡的日军，然而两部的抵抗意识甚为薄弱，发现日军进攻后不思抵抗，只知道拔腿就跑，因此，日军虽然战果很小，但晋东北地区的中方武装却迅速被驱逐一清了。

旋即日军独立混成第二、第三旅团作出向晋西北扫荡的架势，迫使还没有摸清日方行动真正目的的西北军滕五集群不得不转入防御状态。

这个时候山西日军大规模集结且省外日军源源而来的情报已经惊动了晋察战区高层。

杨爱源和朱绶光判断日军将有可能对正太路沿线的第十九军、预备第四军等部实施进攻，亦有可能进攻的目标将扩大到活跃在晋东南的孙楚等部头上，因此，严令上述各部实施收缩、转移以避免直面日军的兵锋。

时任晋南指挥部总指挥的西北军晋南集群司令谢道长也没有察觉日军的主要目标可能是自己，因此，还特意下达了所部积极出击策应战区各部反围剿的命令。

根据这道命令在晋南的西北军主力第二二一师、第二六二师纷纷以营连规模向闻喜、夏县乃至运城外围出击，而同隶属晋南指挥部的第八集团军孙桐萱部甚至还以第一零二师第一团、新编第四师第一团组成团级支队对绛县发动反击日军的打击几乎是突然降临的。

首当其冲的就是出击绛县的第五十五军。

面对日军犀利的反击，负责前线指挥的新编第四师师长米文和几乎被打懵了。

然而当他指挥着不足二千人的溃兵向垣曲方向转移之际，日军的进攻才刚刚展开。

10月29日，日军从东北、东南、西北三个方向齐齐向垣曲压迫而来。

受到挤压的第八集团军在冷口、谢庄、历山、古城等处拼命抵抗，展书堂、贺粹之、李汉章等高级将领亲临第一线指挥，然而但面对日军的飞机大炮及毒气，第八集团军损失极其惨重，最终在坚持7天7夜并撤出随军家属后不得不向东南方向溃撤。

日军在猛攻第八集团军的同时，还从夏县、运城方向调集10个大队近万的兵力猛攻西北军在中条山的防御阵地，至此日军的图谋已经彻底曝光了。

面对晋南巨变，兰州立刻指示晋察战区在山西全境、冀豫战区在沁阳、新乡之线、河北省政府在冀西实施反击，以此牵制日军行动迫使日军放弃进一步进攻。

此外，兰州还指示河洛方面军立刻抽调部队过黄河增援中条山及风陵渡守备区。

11月7日，日军重创西北军第二六二师后越过中条山攻陷平陆。

二五二师系杨虎城旧部，虽在孙蔚如的中介下投向西北，但部队人事及军官成分依旧没有彻底西北化，因此，战力不如西北军嫡系部队，在日军的猛攻下虽然竭尽全力抵抗，但损失极大，最终不得不随着第八集团军的残部一起退往风陵渡要塞区。

得知平陆易手，冀豫战区立刻动用重型列车炮在黄河南岸对日军实施干扰射击，最终迫使日军打消了顺势追击的念头，使得北岸华军各部得以从容护送后撤的老弱及伤员回到南岸安全区，第八集团军等部也得到重新得到编组的宝贵时间。

11月8日，趁着日军围攻中条山造成的后方空虚，公秉藩率领晋东敌后抗日总队第一、第二纵队强攻井陉煤矿，在切断正太路长达18个小时之后，一举攻入矿区，消灭日军守备队及协防伪军400余人，彻底破坏了部分矿井，造成日方巨额损失。

判断失误的杨爱源也在西北的敦促下行动起来，11月1日～10日之间，晋军各部出击达200余次，在同蒲路沿线与日军广泛交火，并分段炸断了太原至长治、长治至晋城间山区公路，截断同蒲路多次，由此导致前线日军的补给线面临瘫痪的状态。

第四十军庞炳勋部也奉命向新乡等地出击，打死打伤日伪军及汉奸维持会成员300余人，牵制了驻扎在新乡周边的日军独立混成第九旅团对山西日军的进一步支持。

11月10日，晋西北集群一部出现在太原外围的古交市，第一军司令部为之震动。

再加上日军猛攻风陵渡守备区未果，在前后损失加起来已经超过6000人、飞机20余架的情况下，吉本中将只能选择结束中条山战役，收兵维持占领区安全，于是第一次中条山战役就此落幕。

尽管中方很快收复了中条山一线，但是役中方前后损失了40000多的部队，其中以第八集团军受创最终，几乎全军被打散了建制，而日军虽然取得了战术上的胜利，但6000多人的战损也是其很难承受的，再加上不利的战略形势并未改变，因此，此战双方可以说打了一个平手，不过这也使得风陵渡要塞区中流砥柱的地位凸显出来。

日军在屡次碰壁之后，便穷凶极恶的祭出了细菌战这一法宝。