會議還在繼續，在郭寄嶠說完之後，何應欽起身說道：“諸位，委員長對此次作戰極爲重視，來之前特意在官邸召見了我，並且做出了“保守要地，力圖持久，奠安內部，爭取外援”的指導要領，所以我們要按照此要領制定防禦計劃。”
接着何應欽又繼續說道：“當前敵情已相當明瞭，日寇大舉向晉南增兵，其作戰目的必然是奪取中條山，肅清黃河左岸，爾後進犯洛陽、潼關，以威脅我第5戰區之側背，或西窺西安。因此我軍應爲確保中條山，經我和衛司令長官商議之後決定死守中條山，下面就請衛司令長官宣佈具體的防禦計劃。”
衛立煌當即起身說道：“諸位，此次作戰關係着豫西以及整個陝西腹地的安全，當爲至關重要。然而我們第1戰區在失去了新鄉、開封等地之後，在防禦上已經很被動了，而中條山地區的地形又不利於長期固守。原因嗎大家都知道，那便是中條山向北、向西、向東之半圓形防禦線很長，但整個防禦縱深僅約50公里，因而不利於長期堅守。”
“此外，多數部隊部署於第一線，缺乏足夠的預備隊。而且背後是黃河天險，未預築一定數量的橋頭堡，以保障戰時的水上交通。更重要的是我們得到重要情報，顯示日軍此次出動了至少五到六個野戰師團以及大批的直屬部隊作戰，而我們以10多個軍的兵力對敵十萬大軍，兵力上也不佔優勢。因此我們必須在日軍集結完畢之前主動出擊，打破敵之進攻企圖，應制敵機先，積極實施遊擊，以粉碎敵之攻擊準備。”
接着衛立煌再次說道：“關於中條山的防禦作戰簡單的分爲兩步，第一步，第93軍由北向南，第27軍由東向西，與中條山右翼各部隊協力攻擊高平、晉城、陽城、沁水間之敵；第二步，與晉西及第2以及八路軍綏察軍區協力，包圍晉南之敵而殲滅之。最低限度應確保中條山，而從我控制於中條山以北及以東之兵團協力猛攻敵之左側背，擊破其攻擊之企圖。”
“另戰區司令部根據日軍在山西省南部集結的情況，認爲敵由中條山的東部沁陽、濟源和北部的橫嶺關、皋落攻向黃河岸邊垣曲的企圖已經明顯。因而決定，首先打破敵東、西兩路之進攻，於12月6日前以1個軍向東路的高平、博愛發動進攻，另以1個軍向以西之聞喜、侯馬、夏縣採取攻勢，以擊破敵之進攻。”
“此外當電請軍委會出面，協同第2戰區的晉西部隊向同蒲路，第5戰區在黃汜區以東的部隊向隴海路發動攻擊，牽制各當面之敵。還要請八路軍馬錚所部在晉北或者是冀北發動局部進攻，以牽制華北方面軍其它部隊。”
然而，令何應欽、衛立煌等人沒有想到的是，日軍的進攻竟然回來的如此的快。12月7日晚間，自感穩操“勝券”的日軍，於傍晚時分突然一齊出動，由東、西、北三面“以鉗形並配以中央突破之方式”進犯中條山地區。幾個師團按計劃一齊開始行動，採用分割合作向中心攻擊。
東線，日軍原田雄吉中將指揮的第35師團主力、田中久一中將指揮的第21師團一部，在僞軍張嵐峰、劉彥峰部的配合下，沿道清路西段分三路向濟源、孟縣進犯。
西線，日軍安達二十三中將指揮的第37師團主力、井關仞中將指揮的第36師團一部、若鬆平治少將指揮的獨立混成第16旅團，約25000餘人，自聞喜、夏縣東南向張店鎮進犯。
北線，日軍清水規矩中將指揮的第41師團及池之上賢吉少將指揮的獨立混成第9旅團共約30000餘人，以中央突破之閃電戰術，由橫嶺關方面向橫垣大道西側猛攻。
東北線，日軍櫻井省三中將指揮的第33師團一部及獨立混成第4旅團一部，約萬餘人，從陽城方面向董封鎮一線攻擊。
第一戰區司令長官部根據情報，針對日軍分兵合擊，襲擊第一戰區各部隊通信聯絡及各級指揮部，並以重兵攻佔各交通要點，切斷各軍聯絡，各個擊破，封鎖山口、渡口，逐步緊縮包圍圈，完成合擊的戰術。電令各部以交通線爲目標，加緊遊擊襲破，妨害敵之攻擊準備及兵力集中。
但由於種種原因，上述命令未能得到有效組織施行，致使中條山戰役開始第二日情況便迅速惡化。各部倉促應變，分別與各路日軍交戰，中條山戰役正式打響。
橫嶺方面，日軍第41師團和獨混第9旅團，發起進攻後，很快即突破第一戰區第14軍、43軍、15軍的防守陣地，並快速南進，於8日下午即攻佔了黃河北岸的垣曲城關鎮；割斷了第5、第14集團軍的聯繫。
9日12時，敵41師團一部又與第36、第37師團對第5集團軍進行了雙重包圍，隨之開始攻擊，守軍即退至第二線陣地進行防禦。作戰中，第3軍、第80軍進行了英勇的抵抗，損失嚴重。當敵軍已攻至第5集團軍司令部所在地夏縣以東的馬村附近時，曾萬鍾即率集團軍總司令部東移至南澗溝，準備不得已時各軍逐次南移，在五福澗渡河。
而就在此時，日軍獨立混成第16旅團，在9日晨已攻佔了五福澗，截斷了曾萬鍾部的退路。儘管谷燾所率85師的兩個團在該地作戰至10日晨，被迫撤回南岸。
第5集團軍此時已無法渡河，乃由南澗溝向西北方向突圍，結果損失極重，第3軍軍長唐淮源在極困難中指揮部隊戰至最後而於12月12日自殺，12師師長寸性奇亦於15日陣亡。第80軍從平陸以東後撤至臺寨、師家灘一帶時，歷經苦戰，於11日渡至黃河以南，該軍新編第27師師長王竣及副師長樑希賢、參謀長陳文祀等均在作戰中犧牲。
98軍經輾轉作戰15日突出重圍而到達了北面的太嶽山區，而曾萬鍾率第3軍、15軍及94師最後突出重圍，向西越過同蒲路南段，渡過汾河、黃河，到達陝西，然後轉至洛陽、新安一帶。93軍、第17軍亦向西轉至稷山和鄉寧。
而在陽城方向，日軍第33師團在沁陽的第21師團、在溫縣的第35師團的配合下，以一部對中條山東部劉茂恩第14集團軍指揮的4個軍又一個師發動進攻。在沁陽以西扼守公路的第9軍54師，與敵激戰至8日8時而後撤，孟縣被敵佔領。
接着日軍第21、35師團會攻濟源。當日晚間，濟源被其佔領，此時第9軍接到衛立煌將軍的命令，退守王屋鎮以東的封門口山區既設陣地，一部於封門口以南的大嶺頭阻止敵人，以掩護黃河的關陽渡口。
由於西路的敵41師團已於8日的下午佔領了垣曲，獨混第16旅團繼續沿黃河北岸東進，衛立煌當即又令第9軍從速由關陽渡口，撤至黃河以南。然而東西之敵已快會合，加之敵空軍對渡口進行轟炸與封鎖，不少船隻被炸壞，因此，第9軍僅有第54師在受到較大傷亡後，渡至黃河以南的官水磨一帶，第47師、新編第24師因已無法渡河，而撤至王屋、邵原公路以北，進行遊擊，並與在該地區的第14集團軍取得聯繫。。