閻錫山保衛太原的目的，一是掩護太原的重工業機器，尤其是兵工業要向晉南轉移。二是向山西老百姓和國民政府表明，他是愛國的並願意抗日的。他並沒有要求傅作義與太原城共存亡，而是暗示傅作義，在完成掩護任務，達到消耗日軍的兵力後，就可以突圍了。於是，當閻錫山決定撤退時，趙戴文決心死守太原，堅決不做日軍的俘虜。閻錫山幾次與趙戴文商討，為保存力量伺機反攻。趙戴文在閻錫山的反複勸說下，終於答應了撤退的要求，率領省政府機關撤離了太原。
11月6日拂曉，日軍集中兵力向太原城發動了進攻。窮凶極惡的日軍，在太原城外的高地上架起了重炮，把那黑洞洞的炮口直接指向了太原城。日軍飛機不斷的在太原城上空盤旋，日軍步兵已經進入了攻擊陣地，日軍的戰車部隊也加好了油料和彈藥作好了出擊的準備，就等華北派遣軍寺內壽一下達進攻的命令了。早上7點鍾整，寺內壽一下達了進攻的命令，日軍總攻太原的槍炮打響了。這時，日軍的轟炸機前來轟炸，威力巨大的航空炸彈從天而降，隨著炸彈的爆炸，太原城內硝煙彌漫，城牆被毀，無數的民宅化為了廢墟，沒來得及撤離的百姓慌亂的躲避著炸彈。那些殘垣斷臂和支離破碎的屍體在大火中燃燒著，空氣中充滿了刺鼻的硝煙味和屍體燒焦的惡臭味。昔日繁華的古城太原，已經變成了人間煉獄。
日軍步兵在飛機和重炮的支援下，在戰車部隊的掩護下，向太原城發動了最猛烈的攻擊。11月6日上午9點，太原城外的所有防禦陣地全部失守，中國守軍死戰不退全部戰死在了陣地上。日軍集中了所有的重炮部隊，在偵察機的指引下，猛烈轟擊太原城的城牆。在如此猛烈的炮火下，太原城那古老的城牆在地動山搖的震撼中，漸漸的被轟出了一個缺口，崩落的碎磚和石塊堆積到了城下，形成了一個斜坡。傅作義急令晉綏軍的炮兵開始還擊，與日軍的炮兵展開了對射壓製日軍的炮火，同時他還命令工兵部隊，不計代價的搶修城牆。晉綏軍的步兵部隊在城牆上，頂著日軍的炮火，拚命的向日軍步兵射擊。日軍以空地聯合作戰的方式，向城牆上猛攻。那段被臨時修複的城牆，很快又被日軍的飛機和重炮給轟塌了。一時之間，太原城的戰況是極其的慘烈，城牆外布滿了日軍的屍體，大地已被染成了紅色。而中國守軍的傷亡就更大了，晉綏軍的野戰醫院裏到處都是哀號著的傷兵們。那些陣亡的晉綏軍官兵的屍體，都統一堆放在了空場裏，等待戰後再統一處理。而此時的傅作義在防空洞裏焦急不安，一個勁的向部下命令道：“堅決守住！”