Japończykom udało się utrzymać pozycję pomimo poniesionych poważnych strat, a Chińczycy wycofali się do głównego punktu obronnego na przełęczy Niangzi 22 października.

27 października japońska 109 Dywizja wzmocniła 20 Dywizję i rozpoczęła dwutorowy atak na przełęcz. Chiński 3 Korpus, zaniepokojony perspektywą okrążenia, wycofał się ze swoich pozycji do Pingdingu oddalonego o 32 km. Japończycy zaatakowali chińskie pozycje przy Murze i przełęczy Niangzi, zmuszając chińskich obrońców do ucieczki. W rezultacie dla japońskiej 20. i 109 Dywizji otworzyła się droga do Taiyuanu.

Bitwa o zewnętrzną linię obrony 13 października japońska 5 Dywizja i Korpus Ekspedycyjny Chahar, wspierane bombardowaniem lotniczym i ciężką artylerią, zaatakowały chińskie pozycje obronne na północ od Taiyuanu. Chińscy obrońcy okopali się w przygotowanych umocnieniach, gdzie zdołali odpierać Japończyków przez dziesięć dni. Doszło do zaciekłych walk wręcz. Obie strony poniosły tysiące ofiar.

23 października Japończycy w końcu przebili się przez chińskie linie.