臨汾解放後，閻錫山所控制的晉中地區以及晉北的忻縣、大同等15座縣城與其周圍村鎮，就陷入了晉綏、太行和太嶽解放區的包圍之中。太原已受到嚴重威脅。閻錫山爲保衛晉中，即將其大部主力擺在晉中平川點、線上，兵力有5個軍13個師及3個總隊，73個保安團，21個保警大隊，總計約13萬人。同時，爲了儲備更多的糧食，命令全部軍政人員準備一切力量，發起比往年更加瘋狂的大規模搶糧活動。
鑑於這種態勢，1948年6月2日，中央軍委指示，由徐向前、周士弟統一指揮華北野戰軍（此時晉察冀、晉冀魯豫兩大區合併爲華北軍區，徐向前擔任華北軍區第一副司令員兼第1兵團司令員、政委）第1兵團主力，組織晉中戰役，以保衛晉中人民的麥收，並在護麥作戰中大量殲滅閻軍有生力量，爲解放太原創造條件。參加晉中戰役的解放軍有第一兵團第8、13縱隊18個團，太嶽軍區部隊9個團，晉綏軍區部隊17個團，太行、北嶽軍區部隊6個團，華北軍區炮兵第1旅的兩個團各一部，總計46個團近6萬兵力。戰役的部署是：初期，各軍分區部隊從四面向晉中腹地深入，打擊搶糧的閻軍。然後，主力華北第1兵團、太嶽軍區部隊、晉綏軍區部隊南北並擊，爭取在孝義、祁縣、平遙、介休、靈石等5縣以南地區首先殲敵4至6個師，再攻取某些縣城，爾後擴大戰果，縮小閻錫山的統治區。
按照這一部署，6月11日，爲調動閻軍，掩護兵團主力北進，晉綏呂梁部隊兩個旅突然挺進至汾陽、孝義以西之高陽鎮地區，威逼汾、孝兩縣城，以誘閻軍主力來援，使其脫離腹心地區。12日，太嶽第1軍分區部隊解放了靈石縣城。呂梁部隊另外兩個旅和肖文玖指揮的太行第2軍分區、北嶽第2軍分區部隊，也分別挺進祁縣附近和榆次、太谷以東地區。閻錫山見狀，於13、14日急令以第34軍爲主，與第43、第61軍各一部和“親訓師”、親訓炮兵團組成的“閃擊兵團”在第34軍軍長高倬之指揮下，由汾、孝、平、介地區分三路出動，合擊高陽鎮地區呂梁部隊。閻軍被牽向汾河以西，平遙、祁縣、介休地區閻軍守備力量空虛。徐向前認爲決戰時機已經成熟，遂決定6月18日發起晉中戰役。
19日，解放軍逼近祁縣、平遙、介休和同蒲鐵路。20日晚，第8縱隊控制了鐵路，太嶽部隊亦北進至介休地區。21日，閻軍親訓師和親訓炮兵團由張蘭鎮沿鐵路北進，企圖與第34軍會師平遙，當其行進至平遙曹村和介休大甫地區時與第8縱隊和太嶽軍區部隊遭遇，雙方激戰3個小時，除親訓師師長陳震東負傷率殘部逃入平遙及另一部竄入張蘭鎮、大堡村外，餘敵均被殲。此役共殲滅親訓師大部及親訓炮兵團5個連，斃傷閻軍3000餘人，俘獲閻軍2400餘人，繳獲九四式山炮20門。晉中戰役首戰告捷。接着解放軍又先後攻佔張名村、張蘭鎮，殲滅閻軍4000餘人。
閻錫山受此打擊後，企圖集中主力，在祁縣東南地區與解放軍決戰。6月25日，太原綏靖公署副主任、閻軍第7集團軍中將司令兼山西野戰軍總司令趙承綬，率第33軍、第10總隊抵達太谷、祁縣。爾後，沈瑞的第33軍由祁縣南下，高倬之的第34軍由平遙北移，兩軍向祁縣洪善地區南北對進。針對閻軍動態，29日，徐向前決心以一部兵力破擊鐵路、公路，調動敵人，而集中華北第1兵團主力，太嶽以及肖文玖部在太谷、榆次、祁縣、徐溝等地區圍殲閻軍主力。7月3日，榆次至太谷間的鐵路，以及太谷以北通往太原的咽喉北陽鐵橋（位於董村北頭），被解放軍破壞炸燬，路斷橋毀。趙承綬覺得不妙，企圖率部北竄，便傾其9個團的兵力，以及山炮30餘門，輕重迫擊炮40餘門，輪番向駐守董村的太嶽部隊進攻，但經4天4夜激戰，始終未能攻克，反而損失了1000餘人。之後，解放軍又切斷了閻軍經徐溝北逃太原和向榆次北逃的道路。至7日晚，解放軍已將趙承綬所部包圍在榆次縣境內的大、小常村一帶。
7月10日，解放軍向趙承綬部發起進攻，迅速攻克34軍所駐的大常村，34軍大部潰敗，軍長高倬之負傷，隻身逃走。趙承綬帶33軍兩個師及第10總隊殘部蝟集在西苑、小常村、新戴三個村莊。12日，閻軍第19軍、61軍、41軍等殘部共2萬餘人，相繼北逃。徐向前即令第8縱隊24旅及呂梁部隊組成的“汾西集團”由彭紹輝、張祖諒統一指揮，堵截追擊這部分閻軍。12日至13日，駐汾陽的劉效曾第43軍以及駐孝義、榆次、介休、太谷等縣城守軍共約2萬餘人，棄城逃跑，但均被解放軍截擊。戰鬥俘閻軍8000餘人。“汾西集團”也在清源地區殲滅第19軍等部，生俘閻軍5000餘人。
閻錫山爲解救趙承綬部，於15日命令其參謀長郭宗汾率第45、49、40師殘部共4個團的兵力，組成“南援兵團”，進至榆次西南之懷仁、王都地區，妄圖迎接趙部突圍，卻也被解放軍繞到後面，重重包圍起來。閻錫山又電請蔣介石派空軍增援，並從飛機上給趙投下突圍的指示。趙乃率部向外猛撲，企圖突圍，但於事無補。經過激戰，7月16日，解放軍全殲趙承綬的第7集團軍總部、第33軍、第34軍、第9總隊和第10總隊，生俘趙承綬以下將官14人，擊斃閻軍師長以上軍官7人。17日至21日，解放軍又先後解放了介休、靈石、榆次和祁縣城。至此，晉中戰役勝利結束。
晉中戰役從6月19日發起到7月21日結束，歷時1個月，共殲滅閻軍1個司令部、5個軍部、9個師、2個總隊共7.5萬人。斃、傷、俘閻軍高級將領28名，繳獲各種炮1816門，各種槍2萬餘支，解放了孝義、汾陽、文水、交城、清源、晉源、徐溝、榆次、太谷、祁縣、平遙、介休、靈石等14座縣城，除太原之外，晉中地區全部解放。晉中戰役的勝利，不僅在解放軍戰史上是一個以少勝多，以弱勝強的典型戰例。而且對於解放太原和全國的解放事業，也有着極大的意義。7月19日，中央來電稱：“晉中戰役在向前、士弟兩同志的直接指揮下，由於全軍奮戰，人民擁護，後方努力生產支前，及各戰場的勝利配合，僅僅一個月中，獲得如此輝煌戰績，對於整個戰局幫助極大”。對於徐向前的指揮才能更予以熱情讚賞。他在9月召開的政治局擴大會議上，對徐向前說：“你們不到六萬人，一個月消滅閻錫山十萬人，單是正規軍就搞掉他們八個旅。你說一說，你們那個晉中戰役是怎麼打的？”（薄一波：《七十年奮鬥與思考》（上卷），第427頁）。
7、用盡招數，固守孤城，趁機瘋狂掠奪，搜刮錢財
晉中戰役之後不久，閻錫山即令駐守忻縣的部隊撤調太原防守，但大部被解放軍殲滅。從此太原失去南北依託，完全變成了一座孤城，而閻錫山卻妄想“固守太原”，實現其“以城復省”，“以省復國”的美夢。
應當說，閻錫山“固守太原”，還是有一定的資本的。這就是太原軍事防禦設施頗具規模，也相當堅固。閻錫山在日本投降返回太原後，就制定了一個“百里圈”防禦計劃，即在太原城方圓百里的範圍內，構築了以碉堡爲主的一系列防禦工事，先後修築的碉堡達5600多個。這些碉堡均由留用的大批日本技術人員精心設計，有依險要地勢修築的主碉、副碉，有依武器特長修築的炮碉、機槍碉，還有依兵力配置修築的半班碉、排碉和連碉。這些碉堡大小不同，形狀各異，有高碉、低碉、人字碉、十字碉、方碉、園碉、伏地碉、梅花碉等等，並且碉堡與碉堡之間皆有地下坑道相連，每個碉堡周圍還建有3個火力點，下面伸出了3條暗道，從而形成了能相互策應的連環碉羣。同時，在太原城東、城南、城北和城西北又築有牛馱寨、淖馬、聶家營、松樹等4大環城外圍工事據點。4個工事據點外圍都構築有核心陣地、主陣地、前方陣地，以及縱深配置的阻擊陣地。太原城內則構築了巷戰工事。因而，閻錫山曾吹噓說太原爲“火海地區”和“碉堡城”，它“可抵一百五十萬軍隊”。“我們今日的碉堡及一切的工事，可以說夠個不失敗的陣地了”（《山西省公安廳敵僞檔案》9—7—120）。
然而，令閻錫山感到擔心的問題也有不少。這主要就是防守兵力不足、糧食等物資嚴重缺乏，以及城內人心浮動、民情不穩所潛伏的種種危機。經過晉中戰役，閻錫山只剩下5個師和1個總隊的兵力以及後來拼湊起的8個師和2個縱隊，總計共約10萬人。而太原成爲孤城後，因物資的極度匱乏，不僅影響到部隊的防守作戰，而且因飢餓和“三自傳訓”的開展，也導致了廣大市民的強烈不滿。
閻錫山爲了克服這些困難，曾想盡了各種辦法。首先，他爲加強對內部的控制，號召進行“總體戰”，建立“戰鬥城”，力圖把軍事、政治、經濟相互結合，成爲一體，以達到既驅使廣大民衆給其充當炮灰，又加緊對民衆的控制和搜刮，從而克服政治危機與物資緊張的目的。爲此，閻錫山於1948年9月間成立了由山西省組、政、教、經負責人組成的“山西總體戰行動委員會”，由樑化之負總責，委員會下設辦公室和人力、物資、運輸、食糧、治安、宣傳、慰勞、救護、房屋、救濟等10個部，分工負責。與此相應，閻錫山還親手製定和頒佈了保衛太原的“十二條行動綱領”和“十二種方向”，“十二條行動綱領”，規定要把太原城及周圍要塞內的所有男女成員，都編組起來，實施“兵農政治，組織生活、生產、戰鬥合一的體制，緊密社會政治空氣，……，向下看組織民衆，向外看解救匪區人民痛苦”，使“戰鬥城”成爲嚴密的民衆學校，保證“戰鬥城”的任務圓滿完成。爲了實現這個行動綱領，閻錫山又制定了《戰鬥城男女成員編隊實施辦法》（以下簡稱“編隊辦法”）和《戰鬥城參戰指揮部組織簡則》。“編隊辦法”把所有男女一律按年齡編爲甲、乙兩個級的參戰部隊，以及老年、少年、兒童、婦女助戰隊。甲級參戰隊主要是參軍、做工、肅僞、守碉堡、守城、協助部隊作戰。乙級參戰隊除要做甲級參戰隊的那些事情外，又增加了運輸、擔架、守護、縫洗、看護、募捐、慰勞、炊掃、宣傳等工作。據統計，到1948年11月中旬，太原城內就有壯丁及學生共7萬餘人被編入甲、乙級參戰隊，有近6萬名婦女按年齡被編爲甲、乙級婦女隊，其中迫令報名參軍者有400人，有5400餘人被編入少年助戰隊，1400餘名7—12歲的兒童被編入兒童助戰隊，6000餘名48—60歲的男子被編入老年助戰隊，另外還有8萬餘名老弱病殘者被迫擔任助戰任務。當時太原市內共有居民約20多萬人口，這樣居民都被迫參加了助戰。與此同時，閻錫山還恢復了“民衆自衛軍”（以下簡稱“民衛軍”，民衛軍1947年12月成立，有8個總隊，6400餘人，在晉中戰役中，大半在由平遙向太原撤退中，自行潰散），不僅要“自衛軍”帶領民工修築工事，挖掘戰壕，運送彈藥給養等，而且1948年8月間，還派500多名民衛軍到汾河東岸堵擊解放軍。1948年12月，又將2000多名民衛軍的青壯隊員，撥歸“鐵血師”，派赴臥虎山，充當炮灰（《閻錫山統治山西史實》第419頁）。此外，當太原被解放軍圍困後，閻錫山還向蔣介石連電告急，要求支援。蔣認爲太原爲華北戰略要地，且有兵工廠，確實值得一守，遂於1948年7月下旬偕軍令部長徐永昌飛抵太原。閻向蔣作了“保衛太原”的彙報，蔣作了指示，並決定調3個軍增援太原。不久，即於8月20日左右，首先把黃樵鬆的第30師（後該師改編爲軍，黃升任軍長）約1萬餘人，從西安用飛機運到太原。隨後，又從榆林調來第83旅（後該旅改爲師），協助閻錫山“保衛太原”。