针对山西主战场的局势，**方面对应的展开了南、北两线的全面反击，围绕夺取三路（平汉路北段和正太路、同蒲路），并相机夺取四城（保定、石家庄、太原、大同），在南线，粉碎阎锡山、胡宗南组合的联防体系，控制同蒲铁路南段，使晋南地区由胡宗南进攻陕北的后方基地，变为策应人民解放军向西北进攻的战略后方；在北线，打退傅作义、马占山的进犯，确实保障解放军对晋北的占领，使之成为以张家口为中心的基本战略根据地的重要组成部分，彻底粉碎蒋介石在北平、天津、张家口地区建立发动内战的北方补给基地的计划。

为此在山西战场解放军迅猛的发起了晋北战役，抽调晋绥军区和晋察冀军区部队各一部，于1946年6月中旬进行反击，至7月初，便以巨大的声势取朔县、收山阴、克繁峙。切断晋绥军太原和大同的联系，随即又组建晋北野战军司令部，以周士第为司令统一指挥两军区部队，继续向南发展攻势。至7月中旬，又接连克代县、崞县等城。迫使原平、忻口、五台、定襄等地晋绥军退集忻州固守。但是7月20日到8月15日，晋北野战军司令部先后集中3个旅及地方武装共10个团的兵力向忻州城进攻，却充分暴露除了解放军缺乏攻坚能力的弱点。部队组织3次大规模的攻城，均未成功，仅在城南歼灭由太原增援忻州的晋绥军第六十八师的两个团。

而就在晋北野战军顿兵于忻州城下的同时。聂荣臻所领导晋察冀军区和贺龙所领导晋绥军区在同蒲铁路北段已全为解放军控制的情况下，以晋绥军区副司令员张宗逊为总指挥，以晋察冀军区副政委罗瑞卿任政委，组成大同前线指挥部，集中两战区全部主力，共50个团十几万的兵力发动了旨在夺取大同的战略攻势。

大同不仅是著名煤都，而且是平绥、同蒲铁路的连接点，是连结晋冀的交通要冲，历来为兵家必争之地。日军投降后，阎锡山派晋绥军名将楚溪春率骑四师3000人进占大同，与日军1000多人及伪警察队、矿警队混合扩编为省防第五军。大同被晋绥军控制之后，就成了楔入晋绥和晋察冀两根据地中间的楔子，而拿下大同，就可以使解放军晋察冀和晋绥两大根据地连为一体。

是役，晋察冀军区第一、第二、第三、第四纵及地方部队全部参战，晋绥军区主力全部参战，具体分工为第三五八旅，第五军分区第二团，晋察冀军区第三纵队及教导旅，炮兵团，第一军分区独立第十二，十三团担任大同攻击任务，第四纵队第十旅攻下应县后亦北上参加大同作战；以晋绥军区独立第一，第三旅，骑兵旅，绥蒙军区第七，第九团及晋察冀军区第二纵队第四旅等部，晋察冀一纵，担任阻击傅作义部队的增援，张家口卫戍司令部教导旅在完成大同外围作战后，亦赴新堂参加打援。大同战役规模如此大，决心如此大，战略目的很清楚：一，消灭阎锡山和傅作义有生力量；二，扫除延安至张家口一线障碍，完成绥远战役未完成的战略目的。

而大同守军为暂编第三十八师，东北挺进军马占山骑兵第五、第六师，保安总队，两个炮兵营，一个特务营和一个工兵连。共1.9万余人，可谓建制混乱不统一，成分复杂，战斗力低下，暂38师由大量伪军编入，因此大同虽城垣坚固，地势险要，易守难攻，工事坚固，又有楚溪春这样的名将坚守，解放军仍有把握以绝对优势兵力将其攻下。果然战役一开始，解放军晋察冀军区第三纵队八旅、教导旅和晋察冀第一军分区以及晋绥第五军分区的部队，从7月31日起，便迅速夺取了怀仁、口泉、平旺等外围据点。休整九天之后，解放军攻城部队集结兵力做攻城准备。

8月14日夜晚，解放军攻坚主力部队以十三个团兵力，同时总攻大同近郊和城关据点。由于没有攻坚经验，攻击部队火力并不强，仅用手榴弹和梯子攻敌人的碉堡，效果不大。当晚，马占山部的海福龙团在海福龙率领下起义，退出近郊的白马城，可以说是解放军方面唯一的胜利。

而由于解放军在外围作战时，未能大量歼灭守军有生力量，因此楚溪春从外围将兵力收缩到城郊工事，加强了防守。而且，飞机场还在守军手里，几天之内，晋绥军从包头空运来交警第三大队。这样在数量上我军攻城的兵力并不占大的优势。守军依托坚固工事、充足的弹药和复杂交错的碉堡群进行抵抗而。阎锡山收编的几百侵华日军炮兵，对解放军攻克各个据点也造成很大障碍。当时大同矿区虽然有充足的炸药，但是因为解放军各部队没有用爆破进攻敌人的经验，没有利用爆破进攻。近郊作战打得非常艰苦，每前进一步都要付出很大代价，许多据点得而复失，形成拉锯。

而楚溪春连连向阎锡山告急，请求增援，但是由于太原到大同铁路已被切断，晋绥军无法出兵，只得向蒋介石求援。而此时**兵力也陷在全国各个战场，也抽不出援军。当时整个战区唯一机动兵力就是在归绥的傅作义所部，但是早已脱离了晋绥军体系的傅作义对不属于自己管辖的大同采取观望的态度，蒋介石为了诱使傅作义出兵增援大同，使出其军阀内战中一贯手法，给地盘，加官晋爵，把大同划归划十二战区管辖，对于久处贫瘠不毛之地—绥远的傅作义说来，大同煤都，盛产乌金，又是晋冀两地交通要冲，真是梦寐以求的好事。

接到国民政府的命令之后，傅作义立即召集其亲信部将，董其武、孙兰峰、郭景云、安春山、杨维垣，刘春方，刘万春及团以上全部军官到归绥出席秘密军事会议。这些军官到了归绥（今呼和浩特），闭门开了7天军事会议，严密部署策划，参谋长李世杰率各部参谋班子作了沙盘图演。傅作义反复讲话，讲解军事要领，作战法研讨，思想鼓动。为了这场决战胜利，傅作义将其所有军官关在营中，不准回家食宿，纪律十分严明，比中央的嫡系严密的多，因此**方面的情报工作也无从下手。而为了防止泄密，傅作义所部不用******军共用密码，也使解放军难以掌握其动向。

会后傅作义的参谋长李世杰亲赴庐山，向蒋介石汇报行动计划，蒋介石看了行动计划后也极为满意，傅将军此次举措，增援大同的傅作义所部分别从三路进军，北路由陶林兵进集宁，南路出归绥，进攻凉城，中路出归绥攻卓资。但是这三支部队之中只有中路为实，两翼是虚，仅为疑兵。夺取卓资山，围集宁必定致大同的解放军分兵北援。只要傅作义所部打掉解放军增援部队，大同困境，自然缓解。

这确是一个非常高明的战略战术，按一般军事常识。大同危急，救急如救火，应顺公路直插凉城，丰镇，直趋大同解围。怎么可能舍近求远，攻集宁，但事实上顺公路攻凉城，丰镇。解放军早有防范，已无奇兵之效，且费时费力，伤亡重大，事与愿违，以绝对弱势兵力去进攻强敌事先预设之阻击，弄不好连自己一起赔进去，当时解放军机动打援兵力4个旅已集中在麦胡图，如果傅作义所部的主力果真顺凉城，丰镇进军。则正中解放军的下怀，到时大同进攻部队还可以抽出5到6个旅的兵力围歼傅军。而攻击集宁，则是出其不意，攻其不备，一箭双雕，攻下集宁，向东南可出兵丰镇，隆盛庄。从后方迂回包抄进攻大同的解放军部队，对正在围攻大同的解放军各部威胁巨大。而攻下集宁，向东可出兵尚义，张北，直接威胁我晋察冀军区首府张家口，若不回救，张家口危险。所以攻集宁乃为攻其所必救，是弱势之兵想要解围和取胜之唯一奇招。可以说是现代战争之中围魏救赵运用最为成功一例。

1946年9月3日，傅作义以暂三军军长董其武率主力暂三军（欠暂十师）之暂十一师，暂十七师，会同嫡系部队第三十五军安春山之新三十一师共1.3万人，由中路出动；同时孙兰峰率领骑兵主力共3千余人由北线出动，两军为一线进攻部队，猛扑卓资－集宁方向。第三十五军第一○一师郭景云所部，新三十二师李铭鼎所部、卫景林所统率的机动纵队，刘春方骑四师为二线部队，随后增援。傅作义动用的总兵力为暂三军的2个师，第三十五军3个师及4个骑兵师共3.2万人左右，可以说是倾巢而动。

傅作义以全部精锐，暂三军主力经福生庄向卓资进发，新三十一师则由陶林向卓资东北挺进，两军会师后，由暂三军暂十七师与新三十一师对卓资山进行东西夹击。第一○一师及机动纵队随后跟进，准备支援。北线骑兵迂回进攻集宁西北之大小土城，威胁侧翼。南线的骑四旅则攻占卓资山之外围据点毫切。

大同战役开始之前，解放军高级将领曾在会战会议上考虑到傅作义所部可能从归绥派兵东援的问题。但是大多数与会者都认为大同不属傅作义所辖的战区，他即便出兵来援，兵力也不会很大，行动不会很快，只要攻下大同，傅作义所就不敢东来，所以会议对打援问题只确定了打点阻援的方针。没有预定打援的战场，更没有做出打援的具体部署。