第二军团总指挥 徐永昌
第三军团总指挥 杨爱源
第一军军长 商震（兼）
第二军军长 杨爱源（兼）
第三军军长 杨效欧（代）
第四军军长 傅存怀（后升编为第四军团总指挥）
第五军军长 李生达（代）
第六军军长 丰玉玺
第七军军长 张荫梧
第八军军长 谭庆林（即骑兵军）
第九军亦为骑兵军在编制中
第十军军长 李维新
第十一军军长 王懋公
第十二军军长 徐永昌（兼）
直辖炮兵集团长 周岱
直辖骑兵集团在编制中
直辖第四师师长 傅作义
晋北镇守使 赵戴文
晋南镇守使 张培梅
晋军的编制微近奉军，其军队组织和调动都非常秘密，阎锡山的统御术自有一套，保密防谍工作都做得很好，所以他能保持山西一省的完整。
晋军攻占柴沟堡时，张学良、张作相正在京汉线检阅军队，接到报告即于9月29日先后返北京。张作霖亦立即电召杨宇霆、韩麟春、张宗昌等入京会商。奉方在9月中旬本拟派与阎较接近之葛光庭赴晋接洽，晋军发动后，葛不果行，遂在京与尹扶一等联名电阎，促请避免奉、晋战争，阎复艳电，尚存模糊之语气云：
尹仲雅（即扶一）兄鉴：接俭电后，即复艳一电，计已达到，关于误阻奉方官兵前进一事，已严责大同驻军切查。顷据复称，此次误会非出我方之自动，除另令阻止外，特闻。山。艳二。
尹等接电后随即拟复电云：
艳一电未收到，艳二电敬悉一是。顷谒张雨帅乔梓，亦称奉晋历共患难，万不能因一时之误会致生破绽。爱国爱民之忱，溢于言表，殊为可感。于司令此次检阅军队，实系预定计划，并有册籍可查。北方大局安危，系于奉晋两方，无端破坏，我帅谅不忍为。尚望转令前方，慎重动作，静候调处，并希速复。尹扶一、葛光庭叩。陷。
此电未能发出，因京晋间电讯已告中断。晋绥驻北京代表南桂馨、薄永济、李庆芳、潘莲如、张汉章等皆于27、28两日秘密出京。
自国民革命军北伐迭传胜利后，北方问题奉晋能否合作关键极为重要，奉晋之间虽有信使长川往来，但阎锡山对奉终存畏惧，奉张对晋阎亦有怀疑。当晋方获悉奉军大员张作相、张学良、于珍、赵倜等分路检阅军队，即认为有图晋之意，加上晋方所买军用品在天津被扣，京绥路款停止发付，奉方且亟亟索还石家庄，这些是晋方发动军事行动的近因。至于远因则当7月中旬，国民政府曾下令命冯玉祥攻山东，阎锡山攻河北，阎、冯奉命并没有行动，因为他们各有不能作战之原因。如冯玉祥对靳云鹗不能控制，又还未予以解决，倘冯有所动作，靳在其后发动，冯岂不是进退失据，而冯和唐生智关系也不好，冯既然自身立足未稳，焉有余力向外。而阎、冯之间隔阂颇深，阎对冯完全没有信心，既怕他，又厌他，认为冯在河南不肯出击山东是有意取巧。而冯玉祥也认为阎锡山取巧，向来坐收渔人之利，并且对奉军没有作战的决心，当奉军由河南退河北时，正是晋军截击奉军的大好时机，在那个时候阎都不肯干，则是证明阎完全没有对奉作战的决心。双方相互狐疑，迨至7月末，奉、晋妥协的传说颇盛，时冯的代表亦长驻太原，某日冯的代表到了大同商震防区，适逢商震在检阅军队，冯的代表亦获机参加，商震阅军时曾问士兵：“你们服从何人？”答：“商总指挥。”商再问：“除了我还服从谁？”答：“阎总司令。”商再问：“你们是什么军队？”答：“国民政府之军队。”商又问：“你们的敌人为谁？”答：“张作霖。”冯的代表亲眼见，亲耳听，大为满意，以此报告冯，冯对阎的疑虑于是大为减少，阎、冯之间隔阂为之消除不少。双方陆续互派要员说明各自困难，因此增加不少谅解，冯支持阎攻奉，而阎亦因有冯助才敢攻奉。
阎锡山参加国民革命，誓师讨奉的电文，是由山西驻南京代表刘朴诚于16年9月30日出席南京特委会报告山西情况时宣布，所以南京、上海的报纸均于10月1日披露，电云：
革命本不得已之举，是以本总司令，虽师发在途，犹不惜委曲婉转，与张作霖周旋。原冀其有所悟悔，以期和平解决。乃半载以来，屡与开诚相商，终见固拒。近更庞然自大，盘踞北京，不谋与民合作，只求一己尊荣。且日肆以武力压迫国人，既无悔祸之心，何有改善之望。我师旅久滞于途而士怨，车辆常留军中而田荒，既忍无可忍，又望无可望，兹不得已，随诸同志之后，誓师北伐，以扫除三民主义之障碍，以达救国救民之目的。今与诸将士约：行军所至，必须不扰民。与敌相遇，必须不怕死。怕死者杀不赦，扰民者杀不赦。更与将官约：痛除地盘思想，省政由省人解决，国事由国人解决，以奠国基。尤愿国人以公平内政，图全民之协进。以改善外交，谋国际之平等。国事甚大，治理甚难，勿轻易，勿愤激，当忧深思远，慎重将事。敬为此誓！阎锡山。艳。
阎锡山不是一个轻举妄动的人，如果没有周全的部署，他是不会轻于孤注一掷的。他在7月间即暗中策划，并且和奉方虚与委蛇。他的重心是从整顿军队入手，而整军工作以健全下级军官最为重要。因此曾在南方秘密网罗黄埔军校的学生到山西服务，从7月到9月，黄埔同学陆续至山西的，传闻已达两三千人，晋军中的排、连、营长多数都是黄埔学生。
奉方确知晋阎正式参加革命军讨奉行动后，最为痛心，据吴俊升对人发牢骚说：“奉方对于他人容有对不住之处，但对阎锡山总算仁至义尽。去年冯玉祥进攻山西，奉方不分昼夜，拼命赴援。事定之后，绥远地盘给予山西，铁路收入双方分取。追击冯玉祥败军时，晋方要求奉方勿过绥远，奉军亦即照办。要求奉军勿置重兵，至今平地泉仅有奉军两营。于珍经晋军防地而至平地泉检阅部队，随身所带不过参谋副官，足以证明奉方对晋毫无作战部署与准备。奉晋双方重要人员随时均有见面，奉方整理内部，点验军队，决无对晋作战之意，晋方代表在北京岂有不知，即有怀疑，亦不妨明白质询。今竟事先毫不表示即将于珍等人全部扣留，实在太不够朋友。”
吴俊升这种想法也可以说是奉方大多数人的想法，同时他们认为阎锡山自以为弃暗投明，可是在时间上的选择则非常错误，因为革命军阵营中正闹宁汉分裂，所以南方革命军势力不能给阎以强有力的支持，至于冯玉祥虽已消灭了靳云鹗，但阎、冯之间并不能水乳相融。所以这个时候奉方可以全力对付山西，如果解决了阎锡山，北方腹心肘腋之患就可以消灭，河南、陕西问题均可迎刃而解，北方统一可以告成，这是奉方的如意算盘。
16年10月2日张作霖发表讨阎通电，电云：
（前略）阎锡山长晋有年，从前一切政变，向不参预。上年为冯逆所迫，围攻大同，蹂躏雁、代，晋北不保，太原垂亡。阎锡山信使往还，叠电告急，摇尾乞怜之态，如在目前。本大元帅以晋省系完善之区，晋民多纯朴之众。倘被赤徒恶化，地方不堪设想，用是激励诸军，力攻南口，接济械弹，救其灭亡。南口既下，大同解围。我军直趋绥北，转战数千里，兵无宿粮，马无积秣，甫克扫除绥境。功成之后，举土地、俘虏、械弹、战利品一无所取，拱手让晋，口不言功。此上年已往之事实，对于晋省人民，对于阎锡山个人，可谓仁至义尽，足以大白于天下者也。不意阎锡山狼子野心，认贼作父。年余以来，倒行逆施，反颜事仇，与冯逆相勾结。今年春间，竟于我军攻豫之际，出兵石家庄，意在断我归路，截我辎重。幸我军见机尚早，全师而归。当此之时，我军若问罪兴师，理无不可。本大元帅意存宽大，曲予优容，仍不忍以救晋者祸晋，非真于阎锡山之多行不义，毫无闻知也。自袭取石家庄，对于直境附近各县搜括骚扰，无恶不作，叠经派人疏通劝告，迄无悛改。其祸晋祸国之心，路人皆见。上月二十九日，突在大同附近，截劫火车，扣留我军官佐，并敢进兵察境，公然敌对。本大元帅维持大局，维持晋省之苦心，至此乃忍无可忍。兹已分饬诸军，实行讨伐。惟是上年驱除冯逆之后，北方大局，汔可小安。今阎锡山被人利诱，甘为戎首，是破坏北方大局者，阎锡山一人当负其责。本大元帅护国救民，始终如一。晋省军民，皆我一体。但期歼厥渠魁，决不穷兵黩武。倘阎锡山能悔过息兵，或其部下能自拔来归，仍当一体优容，不追既往。从前牺牲多数，尚能以绥、晋境地归诸晋军，今虽不得已而对晋用兵，仍必顾全晋省真正民意也。特布区区，敬告有众。大元帅。冬。印。
张电发后，复于4日另下讨伐明令，原文云：
迭据直隶督办褚玉璞、察哈尔都统高维岳，先后电陈，山西督办兼省长阎锡山，擅调军队，盘踞直境井陉、获鹿、灵寿、顺德等十余县，并在石家庄遮断京汉路交通……。本大元帅以该督办素以保境安民为自全之策，此次种种妄举，或系受人煽惑，并非出自本意，故迭饬各地驻军，节节退让。所以曲予优容者，一则保全地方，不忍使三晋人民惨遭涂炭。一则阎锡山苟有丝毫爱国之心，冀其最后省悟，仍循正轨。讵该督办近复收编匪队，纵容滋扰深泽、藁城、晋县、无极等四县，荼毒生灵。突于九月二十九日，在察境京绥线永嘉堡、西湾堡破坏铁路，扣留客车，及中央检阅军队人员。同时并在石家庄一带，进兵侵犯各该地驻军，施行攻击，似此弄兵思逞，蹂躏地方，破坏和平，甘为戎首，既属人民之公敌，亦为国法所不容，应即听候严行查办。如系被人利诱，悔过息兵，仍当宽其既往，俾图晚盖。倘有抗拒情事，着由各路驻军一体痛剿，以维大局，而靖地方。其有被迫军官，准其自首，一经查实，免予追究，仍量加任用。倘始终不悟，甘心附逆，一律重惩，决不宽贷。此令。
10月5日，张学良、韩麟春亦有微电至阎，电云：
百帅勋鉴，顷得南京确报，知公与焕章定约，协以谋我，将信将疑，而贵军扣车拆路之耗又至，沉机一发，夫复何言。所不能已者，我两方数年合作之精神，千里驱冯之成绩，一旦毁弃无余，令人耿耿耳！民国以来，公既昌言保境，我方亦志在安民，玉帛往还，信使不绝。前岁焕章甘冒不韪，阴行诡道，煽惑友军，公与家君同申大义于天下，是以有张绥之役。道则相同，功则相让，奏凯雁门，酬庸绥远，未为过也。曾几何时，一变至此，良心迫我，如鲠在喉，故复略而言之。尝闻大人不顾小信，霸者不恤人言。不图今日亲承高义，我公高掌远距，非可以常格相绳。然不顾感情，当计利害，不泥小节，必为远图。今北方未残之局，公悍然冒为戎首而破坏之。黎元难欺，青史尚在！天下后世视公为何如人？此学良、麟春所未解者也。三晋河山，艰难缔造，十有六年。公苦心硕画，世所倾慕。今忽徇局外之诱，兴无名之师，徼非常之获，不至糜烂其民不已，表里山河，必无恙乎？此又学良、麟春所未解者也。夫荣辱在其所取，成败视其所与。论者谓公交邻之道善矣，今忽尽所为，为问北地胭脂之乱，所乱者何地？命乱者何人？公闻之否耶？大同怀左奸淫焚掠之惨，灭伦绝理，士民至今切齿，公知之否耶？公如云保守，不必视友为仇。公即有企图，何为认贼作父。人心固不可测，天性必无改移，证诸往事，为友为敌，固可了然。何去何从？岂容自误！公今所争，究为何事？所战究为何人？就令我军全数出关，北方大局，能统一乎？焕章交情能永久乎？苟一思之，不寒而栗。学良、麟春追随戎马之日久矣，天日不愧，何惧于公？而独为我公惧也。昨询仲雅，亦复无词。顾特表公诚恳，然则言与行背，得毋事与心违，往复百思，不得其解。彼方李二公，自为其友造机会耳……。今昔相衡，吾友安在？往事已矣，公既有必战之心，学良、麟春无退缩之理，鞭弭周旋，事非获已，临书待命，不敢告劳，即承动定不宣。张学良、韩麟春叩。微（五日）。
奉张自获悉晋阎参加革命军讨奉后，就积极布置一切，并召京外各将领入京，张宗昌2日晚由济到京，韩麟春、杨宇霆3日晨先后由奉赶到，连开两次通宵会议，对军事方针大体决定：（一）津浦线由第一方面军扼要防守，暂持人不犯我我不犯人宗旨。（二）阎锡山此次反奉，系以冯玉祥为后援，此路最为重要，二七两方面军，应依照原定步骤，努力向汴郑发展，以断冯、阎之联络。此路副总指挥，仍以张宗昌、褚玉璞分别担任。（三）阎锡山因奉主力军在京汉线，故对京绥路猛攻，意在分散兵力。其实阎之目的，仍重在京汉线，此线由张学良、韩麟春担任指挥，先取守势。（四）京绥路方面决定由张作相、汤玉麟分担正副指挥，一切照原定计划进行，亦应先取守势。10月4日晨张作相赴京绥，张宗昌返济南，张学良、韩麟春率八大处人员往保定，又令吴俊升为东三省边防总司令暂驻奉天，仍兼黑省督办原职，事实上代行东三省保安总司令职权，奉军全部入关，由吴直辖部队任奉天守备，以固省防。奉方认为晋省实力不多，接济困难，利在速战，故主张退至险要地点，严阵固守，以待晋军之疲。同时张家口非可守之地，决计放弃，集中实力于康庄、怀来、居庸、南口。京汉则分定州、高碑店两路固守，待时而击。
晋军讨奉的战略，则已一变北方向来正面激战之老法，而多采旁击截攻之方，其最得意之便衣队，在京绥、京汉沿线时有出没。晋军进兵共分五路，第一路即系向张家口，而在柴沟堡激战。第二路由天镇向东南趋宣化。第三路由蔚县袭南口之后，意在附南口之背，俾京绥正面之晋军，可少牺牲。但奉军当局，亦已侦知，对此路甚为留意。第四路为石家庄，即在正定与奉军十五军激战。第五路在石家庄以南，沿京汉线，预备牵制大名之直鲁军。
晋奉两军在京绥、京汉两路实力，至少均在10万以上。开战前奉、晋防军之分配情形大致如下：
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