在外围屏障张家口、涞源等地都落入日军之手后，山西开始直接面对日军的兵锋。
阎锡山赶紧命令李服膺率领61军到大同外围的天镇和阳高进行布防，天镇和阳高都是多山之地，自古以来就是防守的天然好地方。阎锡山和晋绥军高层希望61军能利用好当地地利来阻挡日军，至少要阻挡日军一段时间，来为后方的布置争取一些时间。
现在中央军14集团军的几个军正在卫立煌的带领下迅速奔向山西，还有不少陕军、川军等部队也在纷纷向山西行军，但是增援到山西的中央军、其他地方的客军，以及在后方的其他晋绥军部队都需要时间来到达指定阵地并构筑防御工事。
但是让阎锡山都有点吃惊的是，61军在大同东的阳高、天镇、广灵几地抵挡日军3天后放弃大同开始后撤，日军进入天镇后，在天镇实行了大屠杀，天镇原本就是个小城，但就这样一个小城之中，有几百户人家绝户，总计被杀几千人，一时间成了人间地狱。
日军在天镇的暴行迅速在国内被通传，引起了全中国人的愤怒，有一些人对61军抵抗不力也是非常不满，68军都能在张家口和第五师团打一周，61军依靠整个山西的支援只守了了3天，致使天镇乡民落入日军之手，惨遭屠戮。
阎锡山和作为61军军长的李服膺面对全国人的讨问，心中都是有苦难言，日军的进攻的确犀利，这严重超出了原本的预想，不过这也不影响阎锡山对李服膺的不满，作为当了二十多年山西王的阎锡山，山西在他的潜意识里早已经就是他的家底，他深为倚重的李服膺，率领他麾下的精锐61军，在大同这种有着天然防守地利的情况下只是打了3天就后撤，当初他还怕李服膺拼的太狠，将部队都打光了，还给李服膺下了随机撤退的手令，谁又能想到李服膺短短3天将晋北的最大城市大同让给了日军，这完全将他阎锡山和整个晋绥军陷入了被动之中，并且李服膺手里还有他给下达的临机撤退的手令，在得到61军撤出大同的消息后，阎锡山羞恼愤怒之下，将整个办公桌上的东西都摔到了地下。
以现在日军的行进速度，晋绥军及来晋支援的中央军，其他省军就没有充裕的时间在指定地方布防，山西的其他地方也危矣。战局糜烂，此时深深地恐惧和彷徨侵蚀