日本空军出动飞机进行轰炸后的第二天，已经准备充分的日军部队，在日军第一军司令官筱冢义男中将的命令下，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，日军第三十五师团师团长原田雄吉中将和第二十一师团师团长田中久一中将各自带领部队，在骑兵第四独立旅团和收编的伪军张岚峰、刘彦峰部的配合下，沿道清路西段分三路向济源和孟县方向攻击前进。
西线，日军第三十七师团师团长安达二十三中将、第三十六师团师团长井关仞中将、独立混成第16旅团旅团长若松平治少将指挥着各自的部队，自闻喜、夏县东南向张店镇方向攻击前进。
北线，日军第四十一师团师团长清水规矩中将以及独立混成第九旅团池之上贤吉少将率领各自的部队，负责用闪电战术进行中央突破，由横岭关方面向横垣大道西侧猛攻。
东北线，日军刚刚补充了一部分兵力的第三十三师团师团长樱井省三中将加强了独立混成第四旅团一部，从阳城方面向董封镇一线攻击前进。
日军发起全面的进攻后的第一天，在东线的日军以温县为发起点，集中了五千多名步兵和一千多名骑兵，配置了大量火炮，在数十架飞机，一百辆坦克和装甲车的配合下，沿黄河北岸向华夏政府第一战区第九军所在区域发动了强攻，在日军的突然猛烈攻击下，守军第九军被打得节节后撤。
而西线则是日军的主攻方向，日军将部队分成好几路纵队，在空中飞机的支援下，向西村、辛犁园、王家窑头、梁家窑头向第八十军新编第二十七师的防御阵地进行猛攻，另外派出第三十七师团一部分兵力，向在刘家沟和古王驻防的第八十军第一百六十五师阵地进行佯攻，用以牵制第八十军的其它部队。
日军北线进攻的，就是在中条山地区华夏政府第五集团军和第十四两个集团军的结合部，日军的战略意图在于迅速攻占横岭关和横垣大道，然后攻占垣曲县城，对华夏政府在中条山的两个集团军实施分割包围，各个歼灭。
所以，会战一开始，日军便集中重兵向横垣大道两侧猛攻，驻守横岭关东北侧的华夏政府晋绥军的第四十三军和西南侧的第五集团军的第十七军同时遭受日军重兵攻击，一时间横岭关枪炮声四起，华夏守军在日军的猛攻下打得异常的惨烈。
唯一好一点的，就是日军在东北线方面的攻击了，由于第三十三师团之前在上高地区损失惨重，部队虽然紧急的补充了一部分的新兵，但由于时间紧张，补充的兵力只能让整个师团恢复到满编时的七成状态。
而驻防这一线的华夏守军则是以第十四集团军为主，其中有第十四集团军的司令部、第九十八军、以及第十五军和第九十三军，而且，第十四集团军也是华夏政府的直系部队，武器装备要比第五集团军强上很多。
日军在第一天的进攻中，主要是对第十四集团军的第九十八军防线发起猛攻，第九十八军的武军长带领部队拼死抵抗，多次击退日军发起的进攻，将日军的进攻部队彻底击溃，并且还毙敌日军第三十三师团的一名联队长及七百多名日军官兵，可谓是战果丰厚。
但是，整个战场上，只有东北线的战局对华夏部队有利，其它各条战线上，华夏各部队面对日军的全面进攻，打得都是异常的艰苦，部队的伤亡也是相当的巨大。
东线战场在日军全面进攻后的第二天上午便顶不住了，在日军的猛烈攻击下，华夏政府第九军的部队损失惨重，只能放弃济源和孟县两地，全军向西撤退。
看到东线战场上的部队已经全线溃退了，华夏政府第一战区司令部命令第九军，撤退到封门口北面的阵地，继续阻止日军往西攻击，封门口系日军西进必经之地，也是日军势在必夺的要地。
西线的战场上的华夏部队在第二天的凌晨就被日军突破了张店以东第二十七师的防线，这一下，第八十军和第三军之间的联系就被日军给切断了，第八十军的两个师溃退至曹家川和太寨一带，日军攻击部队于当晚占据茅津渡以下的槐扒、尖坪、南沟等渡口，最远的一支日军部队攻击前进到平陆、垣曲、夏县三县交界处。
日军同时也分出三路部队攻击华夏政府第五集团军第三军的防御阵地，一路日军向西北奔袭第七师师部驻地王家河，一路日军向东南奔袭第三军军部所在地唐回。
王家河的第七师师部被日军的攻击部队包围后，第七师师长李世龙只能率部突围，而在唐回的第三军军长唐淮源在日军部队的猛攻下，只能率领军部的率残余人员向东撤退至温峪一带，结果半路被日军挡住了去路，在部队遭受了重大伤亡后，只能再向东北方向撤退。
在北线战场上，华夏军队也没有能够顶住日军的进攻，在日军进攻的第二天华夏政府第四十三军在十八坪的防御阵地就被日军的猛攻给突破了，第四十三军军长赵世铃组织力量进行了反攻，但冲了几次都没有能够把突破口给堵上，于是只能无奈的下令放弃阵地，撤向望仙庄一线。
另一边的华夏政府第十七军虽然依靠工事和有利的地形进行了较为有效的抵抗，没有让日军突破自己的防御阵地，但因为自己防御阵地左右两翼的友军阵地接连都被日军给突破了，也是不得不退出防线。
日军发起全面进攻的第二天傍晚，日军的攻击部队就占领了黄河岸边的垣曲县城，截断了中条山华夏军队与黄河南岸部队的联系，日军也实现了战前制定的中间突破计划，华夏军队被分割成了两半。