开战前，东北军第105师师长高维岳问官兵们:“你们难道忘了阎锡山当初背信弃义的事了吗？”——北伐战争初期，阎锡山原本答应跟张作霖并肩作战，结果却出尔反尔，不但吞了原属于奉系的绥远省和察哈尔省，还宣布晋绥军加入北伐军并对奉系开战，为此，当初跟阎锡山达成联盟协议的奉系元老韩麟春气得中风不起。
奉命实施第二路攻击的东北军第102师利用关厢建筑物和城外的丘陵地带，分批接近晋绥军的城内阵地，同时分兵绕过东城向城南的火车站迂回逼近；执行第三路攻击的东北军第105师由汾河上游渡河，进入城西的汾河西岸，对太原城实施合围。双方骑兵部队在城外野地间奋力冲杀交锋，互相迂回穿插对方侧翼，死伤都十分严重，东北军第2骑兵旅副旅长彭金山在激战中受伤坠马，被战马踩踏而亡，接替他的旅参谋长刘国勋随后也在激战中阵亡。
官兵们再次大呼:“没忘！”
官兵们山呼海啸:“打倒阎锡山！”
9月19日上午，以大同野战机场为航空兵基地的东北空军再度出动了三十多架轰炸机反复轰炸太原城。晋绥军第六军副军长兼第十六师师长方克猷在指挥部队清理城内倒塌建筑废墟并进行城墙缺口修复时，被一架俯冲来的东北空军飞机扫射的子弹击中腹部，随后重伤阵亡。由于方克猷是晋绥军第六军副军长，因此该部官兵们纷纷说“副军长阵亡了”，这个说法随后不胫而走，在太原的晋绥军官兵间不停传播，结果以讹传讹把“副军长”说成了“傅军长”。傅作义此时是太原城防副司令，同时是晋绥军第十军军长，因此，晋绥军很多官兵误以为傅作义阵亡了，继而军心动摇、人心惶惶。傅作义听闻后，不得不冒险在各个部队的阵地上现身并巡视，以此安抚军心。东北军在当天再度猛攻，扫除太原城外十多个晋绥军的据点。次日早晨，东北军再度对太原城区发动进攻，苦战了一个白天，但始终未能攻入城区。进攻城西太榆路的东北军第102师第505团伤亡很大，六个步兵营的正副营长先后战死三个、受伤两个，团长姜全我暗生怯意，准备向师部发报声称“第505团已丧失战斗力，请求退出战斗”，该团唯一没有阵亡没有受伤的第三步兵营副营长赵海军不满地阻拦了姜全我:“团座，我们团明明还有一千多个完好无损的弟兄，怎么能说已经丧失战斗力呢？”香满路言情声明：本站所收录作品收集于互联网，如发现侵犯你权益小说、违背法律的小说，请立即通知我们删除。
东北空军动用轰炸机不停轰炸太原城内的发电厂、自来水厂、兵营、仓库等重要设施，致使城内社会秩序大乱。当天下午，晋绥军第九军第二十七师黄文华部从保定赶来增援太原，抵达乌金山镇一带，也赶来参战的东北军第120师在师长石文华的指挥下，趁黄文华部立足未稳，猛然进攻，以阻截黄文华部并截断太原通往河北的铁路线，双方反复争夺冲杀，连天炮火使得乌金山镇化为一片废墟焦土。如此拉锯式的反复交锋，两个师在一个昼夜间来回了十余次，都付出重大的代价，东北军第120师副师长刘香九在督战过程中踏中晋绥军埋下的地雷，被炸成重伤，数日后不治而亡，晋绥军第二十七师的三个团长二死一重伤，双方连长以下官兵共死伤七千余人，战事激烈程度在整个中原大战里堪称无二。
高维岳又问道:“你们忘了涿州旧恨了吗？”——在国民党第二次北伐时，阎锡山出尔反尔地反叛了张作霖的安国军政府，率领晋军加入北伐军，随后袭取了北京附近的军事要地涿州，严重威胁北京。奉军为了夺回涿州，跟晋军爆发一场涿州战役，双方拼杀了两个多月，都伤亡惨重，奉军最后没能夺回涿州，使得北京一直暴露在晋军的攻击范围内，这是张作霖决意放弃北京和关内、退回关外的一个重要原因，涿州战役正是奉军和晋军积下仇怨的战役。
连天的炮火和震天的喊杀声中，东北军六个师和两个骑兵旅兵分两路，沿着汾河两岸对太原城展开猛烈进攻，六个炮兵团齐齐怒绽烈焰，全力轰击晋绥军阵地，超过一百架东北空军飞机在太原城上空狂轰滥炸并俯冲扫射，全城黑烟冲天、烈火四起。在攻城战斗爆发后，东北军第103师担任正面主攻，师长丁春喜集结两个主力团在火炮和飞机的掩护下向太原城北关兵工厂和东北城外黄国梁坟一带晋绥军阵地展开全力进攻，为其提供炮火支援的东北军第2炮兵团黄永安部集合数十门榴弹炮的火力向太原城东北角城墙急速轰击，半小时内落弹一千余发，炸起了遮天蔽日的硝烟。地动山摇的轰鸣声中，一段百余米宽的城垣犹如泥石流一般轰然倒地，崩塌落下的砖块碎石在城下堆成了斜坡。第103师进攻部队以八辆坦克开路展开冲锋。守卫该阵地的晋绥军第十九师郭宗汾部奋力抵挡并开炮还击，双方炮兵部队互相压制。冲击的东北军坦克被晋绥军炮火摧毁两辆，晋绥军炮兵随即遭到东北军炮兵强势压制，被炸毁大炮十多门，炮兵死伤百余人。冲上去的东北军部队随即与晋绥军在城垣崩塌断裂处短兵相接，互相扫射，双方士兵成片成片地中弹倒地，瓦砾废墟间血流成河，后续的东北军漫山遍野，反击的晋绥军前赴后继，冲入城内的东北军旋即与晋绥军展开白刃战，全城杀声震天，战况异常激烈，枪林弹雨弥空匝地，东北军第103师第507团团长傅铭勋在率团投入攻击不到十分钟，就被流弹击中头部而阵亡，第105师副师长杜继武也在当天的激战中阵亡。东北军第103师在汾河西岸先后四次攻入太原城内，但最后都被逐出，在城内遗尸一千三百多具，抵挡的晋绥军第十一师段树华部仅一天就死伤五千多人，全师在两天后已丧失战斗力。
高维岳振臂高喊:“打倒阎锡山！”
官兵们大呼:“没忘！”
9月18日，在按照原先历史轨迹还有一年就会爆发“九一八事变”的这天，东北军和晋绥军展开的太原战役猛然爆发。东北军共计投入六个步兵师、两个骑兵旅、500多门大炮、200多辆坦克和装甲车、150多架飞机参战，总兵力约10万人；晋绥军投入10个师、1个骑兵师、4个炮兵旅、2个保安纵队参战，总兵力也差不多10万人。东北军优势是准备充分、弹药充足，重武器和火力都占上风，且拥有空中优势，而晋绥军过半部队都是刚从中原大战前线撤回来的，伤兵满营，弹药和辎重的损失都很大，但晋绥军比较擅长防御作战和守城战，且拥有“保家卫乡”的思想觉悟，因此在士气和斗志上不输给东北军。这就注定了太原战役是这场中原大战期间最激烈的一场战役。