山西的局势在过了1939年春节之后就开始紧张。
日军大量的物资开始从东北运进北平周围，并且兵力有向北平集结的迹象，一切都显示华北日军在预谋一次大战。现在华北地区需要日军大兵征伐的目标只有一个，那就是山西，北平也是两次对山西作战的大军出发地。
到了三月初，日军的动向彻底明了，三十六师团和三十七师团从北平出发，一路向山西方向前进。并且还有番号不明的队伍，这次被隐藏的非常深，在北平的情报机关费了大劲，最后也没能弄清。
此时加上原本就在大同驻防的二十六师团，在北线已经探明番号的日军就有三个师团。
东线娘子关一线暂时没有动静，不过所有人都知道，石门距离娘子关非常近，部队不需要提前出动，在北线日军进攻后，这一线日军绝对不可能没有动作。
日军从北面出动后，阎锡山就开始向重庆中央申请援助，同时再次提出将43军调回山西，这次军委会终于同意。
面对来势汹汹的日军，重庆中央政府虽然不愿意看到山西的风头盖过中央，但是也绝不愿意让日军占领山西，重庆中央政府电令距离山西不远处休整的27军、71军进入山西。
同时将几个杂牌师整编，组建98军，军长武士敏，将之编入十四集团军序列中，参与到山西的作战。
日军在北线部队出发几天后，从石门方向出动了第四十一师团、一一四师团，南线从安阳方向派出独立混成第三旅团、第四旅团。
这次已经了解到的参与进攻山西的日军部队总计已有五个师团和两个旅团的兵力。
可以预见的这一战又是一场生死之战，日军派出的力量，已经接近武汉会战日军兵力的二分之一。
而现在山西的中国军队有：
晋绥军有19军、61军、33军、34军、83军、骑1军；
中央军有十四集团军和27军范汉杰部、71军宋希濂部，十四集团军下辖15军刘茂恩部、17军高桂滋部、第9军裴昌会部、98军武士敏部。
另外还有陕军孙蔚如第四集团军，下辖38军赵寿山部，96军李兴中部。
除此之外，由35军傅作义部从大同北对日军牵制，43军李志坚部赶回山西参战，在河北的部队在敌后进行牵制。
本次会战，由于卫立煌已经离开山西到一战区任职，于是阎锡山自己亲任总指挥。
阎锡山经过与前线众将商议，最终定下作战方案：
前线军：骑兵第一军，第八集团军一部，晋绥军四个独立旅，在忻口北游击。傅作义35军在大同周围牵制日军。
在忻口方向成立三个集团。
中央集团还是61军和19军，由19军军长王靖国任前线指挥。
左翼集团是中央军15军、第9军，由十四集团军司令刘茂恩任前线指挥。
右翼集团是27军和17军，由27军军长范汉杰任前线指挥。
预备队：33军，71军，98军。
娘子关方向：
第四集团军孙蔚如部的38军、86军，晋绥军34军，教导旅，孙蔚如为前线指挥。
晋城长治方向：83军。
98军由于是新成立部队，阎锡山对98军的战斗力并不能摸清根底，所以不敢将之部署在主要阵地上，就让这个军也担任了预备队。
没有将43军列入部署，是现在43军刚从固始一带出发，距离到达前线还需要一段时间。
对于这一战，阎锡山一直都在准备着，随时戒备着日军的再次来犯，所以做了不少的应对工作。在徐州会战和武汉会战期间，山西这在多半年比较太平，也给山西的布置留下了比较充足的时间。
首先阎锡山将剩余的三十个预备役团直接武装。现在主力军全部在前线，在各地维持治安就依靠这些预备役团。
同时在全省招募新兵，通过新招入的四万多新兵，又组建了二十个新兵团，用其中十二个团组建了四个旅，给19军，33军，34军，61军各补入一个，这样就顶替了在晋北作战的几个旅。
使晋北的四个旅全部分离了出来，单纯负责在晋北的游击作战任务。
剩余的八个团，命名为独立一至八团，在太原驻训。现在的太原城几乎已经建成了一座堡垒化的城市，城外的山头上到处都是国防工事，这些新成立独立团，就在太原城防司令部的指挥下在这些国防工事中边驻边训。
从1937抗战爆发后，阎锡山一直非常注重军官的培训，除了北方军官学校外，各地的警校基本上也都是按照军校的模式来培养学生。
这些军校、警校生毕业后，直接被分配到预备役团和新成立的部队中担任基层军官。表现优秀的任连长，其余人员全部是副连长兼排长。
其余团级、营一级干部，则是从前线各部之中抽选。经逢两次大会战，除了阵亡的官兵，其余人员都升了职，现在的老兵都已经担任了军官，很多战前的营、连级军官，现在都成了团、营级。很多升职的军官都都安置在了新设立的部队中。
同时在晋城的几个重要隘口和中条山上都建设了工事，由83军楚溪春部驻防，防止日军从河北河南向晋南发起的进攻。
在这一次会战前，阎锡山为了增强前线的抵抗力，对晋绥军的几个军增加补给不说，还给中央军和陕军第四集团军的各个军都送去几百支冲锋枪和相应的弹药，这些部队的连射火力不足，补充了这些冲锋枪后，火力水平也是提升了不少。