北路日军7日向董封（阳城西）之线进攻，武士敏军抗击。日军一个大队侵入董封东南之雪山，被全歼。至13日，日军增援反扑，突破董封守军阵地。该军移至横河镇东南。因垣曲、封门口均已失陷，而由东路突进之日军向北进击，刘茂恩集团军后方被堵绝，补给线被截断，“大军绝食已三日，四周皆有强敌，官兵枵腹血战”。刘茂恩集团军于14日开始向北突围。此时刘戡军主力由太行山方面抵端氏、沁水一带策应，刘茂恩集团军仅有两师突出日军包围圈到达沁水以北地区，其余被阻于山区内。
西路为日军进攻的重点。绛县横岭关附近日军2万余人于5月7日向垣曲方向进攻，突进至黄河岸边的重要据点垣曲，将中条山中国部队截为两段，接着由垣曲分向东西扩张。12日东陷邵源，与由东正面突入之日军会合；西陷五福涧，控制黄河北岸各渡口，威胁曾万钟集团军高桂滋军背后。西路另一部日军由夏县方面攻击孔令恂军、唐淮源军，于8日由张店镇附近突破。9日，孔军、唐军转移至黄河北岸台寨，背水与日军苦战。孔令恂军新编第27师师长王峻、副师长梁希贤、参谋长陈文祀等均壮烈殉国。唐淮源军、高桂滋军遭日军围攻，乃以团为单位向西突围，转向汾河西岸，至19日到达稷山、乡宁附近整理，其余部队化整为零，留在山地游击。第3军军长唐淮源因无法突围，自戕殉国。