1941年5月7日，自感稳操“胜券”的日军，于傍晚时分突然一齐出动，由东、西、北三面“以钳形并配以中央突破之方式”进犯中条山地区。东线，日原田雄吉中将指挥的第35师团主力、田中久一中将指挥的第21师团一部，以及骑兵第4独立旅团一部，约25000余人，在伪军张岚峰、刘彦峰部的配合下，沿道清路西段分三路向济源、孟县进犯。西线，日安达二十三中将指挥的第37师团主力、井关仞中将指挥的第36师团一部、若松平治少将指挥的独立混成第16旅团，约25000余人，自闻喜、夏县东南向张店镇进犯。北线，日清水规矩中将指挥的第41师团及池之上贤吉少将指挥的独立混成第9旅团共约30000余人，以中央突破之闪电战术，由横岭关方面向横垣大道西侧猛攻。东北线，日樱井省三中将指挥的第33师团一部及独立混成第4旅团一部，约万余人，从阳城方面向董封镇一线攻击。第一战区司令长官部根据情报，针对日军分兵合击，袭击我通信联络及各级指挥部;以重兵攻占各交通要点，切断我军联络，各个击破;封锁山口、渡口，逐步紧缩包围圈，完成合击的企图，“于会战前，经以辰东诚电令各部以交通线为目标，加紧游击袭破，妨害敌之攻击准备及兵力集中”。但因战区主帅缺位，上述命令未能得到有效组织施行，致使“会战开始第二日，因情况剧变，敌之来势极猛。当严令各部应力保现态势，粉碎敌蚀食中条山企图，诱敌于有利地带，转取攻势，而夹殄之”。各部仓促应变，分别与各路日军交战，中条山战役正式打响。
东线：日军“左翼以温县为发起点，先头步兵5000以上，骑兵千余，炮20余门，飞机数十架，战、汽、装甲等车共百余辆，沿黄河北岸突进。”“中央以沁、博为发起点，一股先头千余，循沁济大道西犯”，“另一股先头2000余人，附炮十余门，于窜陷西向义庄后，继向捏掌、紫陵、东逮寨、留村一带猛扑。”“同时，沁河北岸3000余人，以飞机十余架，炮二十余门，强渡沁河。”守军第9军裴昌会所部在强敌进攻下施行节节防御，节节后撤。8日午，即放弃济、孟两地，向西撤退。在全线溃退的形势下，第一战区长官部命令第9军“以主力于封门口北既设阵地，拒止沁、济之敌西犯，以一小部对敌侧击”。第9军部署新编第24;师主力、第54师张团守封门口一线，第47师和第54师驻王屋的独立第4旅等在孤山一线游击。封门口系日军西进必经之要隘，日军势在必夺。久攻不下，再行增兵。自9日上午激战至10日晨，终为敌破。这时，中路日军已于8日晚攻陷垣曲县城后，分兵进攻邵源。长官部命令第9军主力“由官阳南渡，以策应河防”。11日，日飞机百余架轰炸封锁官阳东西渡口，第54师在遭受重大伤亡后渡至河南，其余各师团退至封门口至邵源以北山地。12日，该路日军一部占领黄河沿岸各渡口;主力则沿封门口西进至邵源，与从垣曲东进之敌会合，完成了对国民党第14集团军的内线包围。
西线：是日军的主攻方向。“守军为孔令恂的第80军第165师(师长王治岐)和新编第27师(师长王竣)，唐淮源的第3军第7师(师长李世龙)和12师(师长寸性奇)，以及直属第5集团司令部指挥的公秉藩第34师。”7日下午，日军“分多数纵队，成广正面法，集中机炮火力，并以飞机诱导步兵，向我西村、辛犁园、王家窑头、梁家窑头王竣师右翼80团(唐、孔两军接合部)阵地猛攻。另以独3旅附37师团一部，向刘家沟、古王、计王王治岐师全面佯攻，牵制激战”。8日凌晨，日军突破张店以东第27师防线，孔、唐两军联系被切断。第27师溃退至曹家川、太寨一带。与此同时，奉命到望原集中的第80军第165师在遭到日军袭击后也退至曹家川、太寨一线。乘隙而进的敌挺进纵队于当晚占据茅津渡以下的槐扒、尖坪、南沟等渡口;最远的一支进到平陆、垣曲、夏县三县交界处。9日正午时分，第80军所部遭敌便衣袭击和飞机轰炸扫射，进一步溃败。“在一场混战中，新编第27师师长王竣、参谋长陈文杞及165师姚汝崇营长等多名军官牺牲在太寨村西的雷公庙岭附近。剩余部队傍晚退到黄河渡口南沟。”第80军军长孔令恂、第165师师长王治岐弃部渡过黄河，失去指挥的部队争相竞渡，伤亡惨重。新编第27师副师长梁汝贤见事不可为，投河殉国。
夏县日军先头部队7000人分三股南向进犯唐淮源第3军阵地。8日拂晓，日军攻占中条山北山交通要道泗交村。然后，一路向西北奔袭第7师师部驻地王家河，一路向东南奔袭第3军军部唐回。王家河遭日军重兵包围，师长李世龙率部突围;唐回则在军长率预备队驰援王家河的情况下被日军地面部队与空降兵协同占领。第3军军长唐淮源率残余人员向东撤退至温峪(南通五福漳黄河渡口)一带，被日军挡住南去之路，遂与敌激战，遭受重大伤亡后，再向东北、西北方向退去。12日唐军长及其所部在尖山陷入日军的四面包围之中。在三次突围失败的情况下，“唐军长以保卫中条山职志未遂，当前大敌未殄，于尖山顶庙内自戕殉国”。同日，第3军第12师在突围至胡家峪后遭日军截击，师长寸性奇胸部中弹，身负重伤，仍率部苦战。13日，寸部亦陷日军重围，寸师长二次负伤，右腿被敌炮炸断，自知无力回天，亦拔枪自尽。继忻口战役第9军军长郝梦龄与第54师师长刘家祺之后，再写一军之中军、师长同时殉国的悲壮史诗。
