1937年，七七事變之後，日本大舉侵華，在極短時間內佔領了平津地區。隨後，日軍分兵沿津浦路、平漢路、平綏路及張家口方向進攻。9月底，日軍中央統帥部考慮到山西的戰略地位，爲進一步瓦解蔣介石政權而決定推進山西作戰。10月1日，統帥部下令華北方面軍“以一部兵力在山西省北部作戰佔領太原” 。日軍第一軍第5師團接收會攻太原命令後，師團長板垣徵四郎率部沿崞縣、原平南下到達忻口，另一師團川岸第20師團侵入石家莊附近。爲配合當時在忻口作戰的第5師團攻佔太原作戰順利，10月6日，華北方面軍爲“一舉覆滅河北平原敵人的戰鬥力”，命令第一軍突破石家莊後向順德附近前進，另以一部進入井陘以西要地切斷山西交通，以策應第5師團作戰。
平津失陷之後，國民政府軍事當局判斷日軍必定向內地發動大規模進攻，立即準備戰鬥陣容。爲適應全面抗戰形勢，國民政府迅速組建了新的統帥機構，並將全國分爲五大戰區進行部署。其中，華北地區爲一、二兩個戰區配合作戰，阻擋日軍攻佔華北。一戰區由蔣介石任司令長官，二戰區由閻錫山任司令長官。 10月3日，面對南下日軍，第二戰區司令長官閻錫山以晉北忻口爲主戰場，以晉東娘子關爲副戰場，制定了保衛太原的防禦計劃。
閻錫山作爲第二戰區司令長官，重視晉北地區防禦，將主兵力佈置在忻口及其兩翼，晉東地區兵力較少，最初只有閻錫山的晉綏軍在晉東守備。日軍近逼滹沱河北岸時，第一戰區司令長官程潛令馮欽哉率第14軍、第3軍、第17師及第38軍教導團向娘子關預備陣地轉移，掩護第二戰區作戰。
在軍事佈局上，指揮中心爲防備正太線被突破，將晉東門戶娘子關作爲防禦核心。爲防止娘子關遭日軍包圍並阻止敵人沿正太路長驅直入，指揮部在正太線上設置三道縱深防線，要求每道防線陣地依託村落或高地並以一部分兵力扼守。這樣部隊不僅可以輪流戰鬥，而且可以交替掩護，防止日軍迂迴包圍，從而保障了堅守部隊的翼側安全。
閻錫山將大部分兵力投在晉北地區，晉東地區守軍可謂兵少將寡，當時可供調遣的只有陝軍馮欽哉部3個師和中央軍曾萬鍾第3軍管轄的2個師。這些部隊全部被派遣在北至龍泉關南到九龍關、馬嶺關150裏寬的第一線，後面亦沒有預備隊，這樣的佈置倘若日軍捅破一個地方，全線都會崩潰。直到10月12日，閻錫山才以晉東情形緊張，調孫連仲率所屬第26路軍入晉增援。
娘子關戰役作爲抗戰初期國共合作的重要戰役，雖然沒有抵擋住日軍西進的步伐，但是中國軍隊在正太路沿線表現異常勇敢，以血肉之軀拖延增援日軍，阻滯了日軍西犯進程，也在一定程度上打破了日軍“一個月拿下山西”的企圖。
史學界多將忻口戰役的失敗歸因於娘子關失守。他們認爲倘若娘子關戰役不敗，20師團無法與北部板垣師團遙相呼應，對太原形成夾擊之勢，太原也不會很快淪陷。閻錫山也在日記中無不惋惜地說“假使娘關不失敗，豈只念三任敵攻”
