就在中日两军忻口鏖兵的时候，日军华北方面军也开始了行动。保定沦陷后，华北方面军司令部命令日军第 20 师团向石家庄推进，进入井陉以西地区，切断山西交通，策应板垣征四郎所部作战。
10 月 6 日，日军华北方面军司令部正式下达进攻命令，大批日军浩浩荡荡沿着正太铁路向山西发起进攻，兵锋直指娘子关。此次负责进攻山西的日军包括川岸文三郎第 20 师团、第二军之第 108 师团以及华北方面军司令部直属第 109 师团第 31 旅团。
中国方面，由于阎锡山兵力不足，他将大部分兵力都部署到了忻口方向，使得娘子关一线兵力十分薄弱。如此薄弱的兵力根本无法挡住日军，于是在日军进逼滹沱河北岸时，第一战区派出冯钦哉的第 27 路军、曾万钟的第 3 军、赵寿山的第 17 师以及第 38 军教导团向娘子关预备阵地转移，支援第二战区作战。
在军事布局上，为了阻止日军沿着正太铁路长驱直入，中国军队计划沿正太铁路设置三道防线，每道防线依托村落和高地，分兵一部扼守。如此布局不仅可以使部队轮流作战、交替掩护，还可以防止日军迂回包抄，保障了全军侧翼安全。但是由于兵力不足，此时娘子关一线只有冯钦哉部 3 个师和第 3 军 2 个师，且全被部署在龙泉关到九龙关、马岭关 150 里宽的第一线阵地，后面没有任何预备队。如此布局，一旦日军集中兵力突破一点，全线防御将会瞬间崩溃瓦解。
1937 年 10 月 10 日，日军第 20 师团渡过滹沱河，以一部沿正太铁路西进，师团主力进攻石家庄。12 日，日军攻占石家庄，切断了平汉铁路。日军西进部队分成左右两路纵队，直扑娘子关而来。左路纵队由鲤登行一大佐指挥第 77 联队主力进入井陉，向旧关进攻，右路纵队由羽岛中佐指挥第 77 联队一部沿正太铁路攻击前进。
10 月 11 日，日军第 77 联队向雪花山阵地发起进攻，正式拉开了娘子关战役的序幕。
负责防守雪花山的是陕军赵寿山第 17 师，师长赵寿山更是一员虎将。赵寿山根据战场地形，以第 102 团防守雪花山阵地，阻击日军。