11月14日提前一天，我军艰难的拿下孟县和寿阳，兵锋指向阳泉外围阵地。日军可谓是倾其血本，在孟县和寿阳防线，日军阵亡12000余人，生还者聊聊无己，日军担任防守的两个旅团几乎打没了，但是日军的玉碎计划也获得战果。
作为进攻一方，第6军伤亡9000人，其中阵亡3000余人，负伤6000余人。而第7军伤亡14000人，其中阵亡5000余人，负伤90000千余人。好在阵亡率少于日军，一番恶战下来，所有官兵并没有为完成战役计划欢欣鼓舞，大家心情都十分沉重，阴霾气氛笼罩全军。
第一阶段战役完成后，我军在阳泉西、北两个方向停止攻势。由于第7军伤亡惨重被撤换下来休整，预备部队第10军接管北部防线。而第6军由于伤亡相对少，留在防线休整。部队拉下来后，军长吕玉峰心情不好受，但是作为主官他视察部队，为全体官兵鼓劲的工作即刻进行。
第6军军部，军长郝俊峰放下电话说：“老吕这下子郁闷了，方才我安慰了他几句。第7军伤亡比我们多，不是他们打得不好。北部防线地形复杂、易守难攻，付出如此代价可以理解。方面军司令部已经首肯了我们的成绩，但是老吕是性情中人，他的心情我理解。”
“报告！司令部通报，我第8军、第9军打响晋中、长治攻势！”一名作战参谋放下电话禀报。郝俊峰和参谋长连忙走到地图前查看。“军座，我们攻坚为兄弟部队积累了经验，我想他们攻坚肯定顺利。”郝俊峰摇头说：“外围防线突破可能顺利，可是城市攻坚作战恐怕不好打。日军肯定会在晋中和长治与我打巷战。张家口和太原的巷战，日本人不会不清楚，看样子第8军、第9军同样面临难啃的骨头！”
就在阳泉西北两个方向停止攻势，我第2阶段进攻如期拉开攻势。虽然晋中至长治战线过长，但是这一线几乎都是山区，因此日军防守更加得心应手。第2阶段战役开始前，司令部吸取教训，考虑到晋中和长治一线地形复杂，由全面进攻改为重点进攻。
彭德怀命令第2兵团第8军重点进攻晋中，第9军部分兵力佯攻长治，主力进攻防线中部武乡。只要拿下武乡长驱深入，日军整个防线就会支离破碎。11月15日夜晚，我军开始发动强大攻势，打响了第2阶段攻坚作战。
武乡的地形地貌更加险峻，日军没有想到武乡是主攻方向。经过5天鏖战，第9军在武乡一线受阻，日军利用绝佳的地形顽强防守，我军的推进速度十分缓慢。但是第8军在晋中外围一线进展顺利，很快第8军兵锋出现在晋中城下。
可是进入城市攻防战，进攻变得尤为艰难。看样子日军早就做好了打巷战的准备，他的重心防守是晋中城。日军在城乡结合部构筑了大量永久工事，在城区形成了纵深防守体系。日军21师团在晋中城布防了大约两个旅团兵力。
尽管我进攻部队，对于城市攻坚作战长时间演练，但是巷战仍然不好打，再加上日军顽强防守，我军在城乡结合部居然打了三天，兵锋才推进市区。此时，晋中城区本来老百姓就不多，现在早已经跑的没有一个人影。连续高轻度轰炸和炮火蹂躏，此时的晋中城几乎没有几间完整的房屋。
夜晚，我进攻部队由西侧向东推进，并和日军争夺每一个房间，密集的枪声和手榴弹的爆炸声响彻夜空，到处都在爆发激战。巷战就是短兵相接的战斗。11月25日，我军经过5天艰苦鏖战，终于占领了大半个城区，日军被压缩在城的东部。
11月28日，我军突破武乡防线，冈村宁次看到武乡被突破，命令21师团长放弃长治，重点在昔阳一线防御。29日我军兵不血刃占领长治。30日我军攻占晋中，日军开始收缩兵力，我军陈胜深入。12月2日我军提前3天完成第2阶段战役计划。
方面军司令部，大家都欢欣鼓舞。可是彭德怀心情并不好受，他的脸色很难看。“彭总！我们提前3天完成第2阶段战役计划，为我们会攻阳泉创造了条件，你还担心什么，难倒担心阳泉有什么变故。”
彭德怀说：“我似乎有某种预感，发动阳泉战役判断失误，冈村宁次这个狡猾的狐狸，他一开始就没有打算固守山西，他是利用山西防御作战判断我军的攻坚能力，并对日军今后的防御作战积累经验。我判断最后攻坚日军不会死守，我们很与可能