随着二战区长官部命令逐步下达，驻扎在太原周边的中国军队都开始动了起来，与此同时，辛苦了一夜的板垣征四郎等人还没来得及休息就接到了一个更加糟糕的消息驻蒙军司令部所在地库伦遭到支那军队的袭击，城破，守军被全歼，驻蒙军司令官莲昭潘中将被生俘。
这个消息可是给了大同前线的日军狠狠一击，驻蒙军司令部被袭击，司令官被生俘，这让第26师团、独立混成第15旅团、骑兵第4旅团情何以堪，他们在大同前线耀武扬威的时候，老巢却被人家给端了，而且端的如此彻底。
接到华北方面军转来的电报之后，板垣征四郎紧急命令部队全部撤出战斗，静候大本营的命令，同时严防中国军队反击。
26日上午，大同前线的日军紧急后撤十五公里，刚刚与六十一军200旅、2旅、独七旅接战的第26师团以及山下旅团等部队也全部在很短的时间内就撤出了战斗，向大同县方向撤去。
同一天，太原前线的中国军队进行大大规模反击，双方一开始就进入了白热化，在中国军队两个集团军八万多大军的猛烈进攻下，日军两个师团倍感压力。
接着共*产党领导的第十八集团军第120师也出兵晋西北，攻打日军第五师团一部驻扎的朔州以及周边县乡，129和115两个师也各有所动，日军阵线全线告急。
最重要的是，26日上午，陈锋所部的200、224、独七旅以及军部直属的警卫团等部队浩浩荡荡开往大同，2旅也出兵阳高县，向大同方向而来，大有与日军一决雌雄的架势，再加上后面还有三万多矿工组成的补充队，当日军侦察机将侦查到的情报上报到华北方面军的时候，寺内寿一大将着实吓了一跳。
在请示了大本营方面之后，寺内寿一大将紧急命令大同前线的部队立即转为守势，主力撤往怀仁，避开支那军队的主力。
同时紧急命令太原前线的第20师团后撤，暂时放弃对太原的进攻，另外调108师团增援忻口娘子关一线。
11月27日，大本营发来指示，重建驻蒙军司令部，第二十六师团师团长**淳担任司令部，另外大同前线的部队立即经浑源、灵丘、蔚县撤往张家口，最后经张家口北上，返回库伦维持大日本帝国在塞北草原的秩序。
11月28日，日军第五师团撤出怀仁、应县，在代县重新安营扎寨，而同一天第20师团在付出一定代价之后也撤离了太原外围，撤往忻口。
日军这次兴兵十万余围攻大同在很多人看来颇有一点虎（www.shuxie8.com）头蛇尾，但是却在日军内部以及中国军队内部引起了极大地反响。尤其是在日军内部，在华北方面军递交大本营的电报中，陈锋以及第六十一军的危险程度直接被变更为战略级，并且建议大本营将陈锋以及陈锋所在的这支军队给予战略集团军对待。
而在中国军队内部引起的反响也不小，最起码二战区长官部以及国民政府风军政部对于陈锋所部的战斗力有了新的认识，尤其是二战区长官部在得知陈锋所部这次歼灭毙伤日伪军四万余人，而且还成功摧毁了日军驻蒙军司令部，活抓日军中将司令官莲昭潘，直接任命陈锋为绥南行署主任兼大同城防司令，掌管绥南晋北一市12县的军政大权。同时奖励第六十一军大洋30万，武器装备若干，并向国民政府为第六十一军请功。