1948年5月17日，徐向前司令员指挥晋冀鲁豫军区第八纵队、第十三纵队、炮兵团和太岳军区8个团及晋绥军区两个旅发动的临汾战役胜利结束，全部解放了晋南地区。
1948年5月上旬，中共中央为加强对大区的领导，任命刘少奇为华北局第一书记，薄一波为第二书记兼华北军区政委，聂荣臻为第三书记兼军区司令员，徐向前、滕代远、肖克分别为军区第一、第二、第三副司令员。17日，成立了华北野战军第一兵团，由徐向前兼任兵团司令员兼政委。
中央给华野第一兵团的任务是：发起晋中战役，固定在晋中打阎锡山，直至攻克太原。华北局和华北军区更进一步明确第一兵团的当前任务：保卫晋中麦收，削弱阎军力量，相机在运动中歼敌一至两个师。为保卫晋中麦收，削弱阎锡山集团的有生力量，创造夺取太原的有利条件，由徐向前统一指挥第1兵团（辖第8、第13纵队）、华北军区炮兵第1旅、太岳军区部队（8月15日改编为第15纵队，归第1兵团建制）和北岳、太行军区部队各一部及陕甘宁晋绥联防军区所属晋绥、吕梁军区部队各一部，共47个团约6万人，采取运动战方针，发起晋中战役。
国民党太原“绥靖”公署主任阎锡山以5个军部、14个师、3个暂编总队及22个保安团、21个保安警备大队共约13万人，加强了以太原为中心、以同蒲铁路忻县至灵石段为骨干的晋中防御体系，在各城镇要点和交通要道修筑了大量碉堡群，并封锁了晋中四周山口。又以第34、第61军和第19、第33、第43军主力共9个师及暂编第8、第9、第10总队分布于榆次至灵石铁路和太原至孝义公路沿线各城镇要点；以第34、第43、第61军各一部共13个团（含阎锡山的“亲训师”“亲训炮兵团”）组成“闪击兵团”，实行机动作战。还准备趁此麦收季节，抢粮抓丁。
阎锡山在军事会议上给手下打气说：“第三次世界大战就要爆发了，美军在我国登陆，形势更加有利。太原是军工基地，枪炮弹药都能制造，城防工事是全国最坚固的。还有晋中十四个县和一支坚强的野战部队，以及地方保安部队，太原固若金汤，共军攻占绝对不可能。共军在临汾伤亡两万多，大大损了元气，不可能很快恢复。我们不仅要永保晋中万无一失，而且要'以城复省，以省复国’”。“现在是，万事俱备，只欠东风，'一跑万有，一跑万胜’，我们要按这个'十六字诀’打'运动战’。战机好，就从太原出去打，看见形势不好，就跑回太原来，寻找战机，再出城消灭共军。”
阎锡山任命赵承绶为野战军总司令和日本人原泉福（原为日军驻长治的中将旅团长）为副总司令，前出祁县统一指挥作战。阎军中还包括一个由日本人组成的暂编第十总队（大部为原泉福旧部，总队长为日本人晋树德），用来保卫野战军司令部。
以6万对13万，从人数和装备，显然我军不占优势。并且阎军的碉堡、据点林立，攻取更加不易。一兵团又刚刚结束72个日夜的临汾苦战，已非常疲劳，因此，在兵团作战会议上，有人提出“胃口”不宜过大，相机歼敌1至2个师较为稳妥。
但这个意见却被徐向前否决了，他说：艰苦的战役刚刚结束，按常规理应休整。但是打破常规，正可出敌不意，攻其无备。因战机稍纵即逝，如不抓住，则后悔将迟。他果断决定按歼敌4至6个师部署，并说道：“错了由我负责。”
为迷惑阎锡山，在战役发起前，徐向前组织了一些地方部队佯作主力，进军风陵渡，并在该地发动群众，征集船只，摆出一副要横渡黄河的架势。还释放了一些俘虏，让他们放出徐向前的主力部队将过黄河去支援西北战场。暗地里，徐向前已命部队秘密向晋中地区集结。
不光阎锡山被迷惑了，甚至连徐总司令部的参谋也被蒙在了鼓里，他准备了许多渡黄河支援西北作战用的豫西和豫北方向的地图，徐总他找沁县地图时，一时手忙脚乱，好不容易才找了出来。
6月11日，吕梁军区一部突然出现在汾阳、孝义以西的高阳镇地区，威逼汾阳、孝义两城。12日，太岳军区一部沿同蒲铁路北上，解放了晋中南端的灵石县城。13日，阎锡山指派其三十四军军长高悼之，率“闪击兵团”等部共13个团的兵力，合击高阳镇。又派其“亲训”的第七十二师和“亲训”炮兵团前往增援。到此，晋中战役的帷幕拉开了。
徐向前得知敌军主力已被诱出敌巢，当即率领兵团指挥所在长治得到报告，向子洪口要隘兼程进发。这时，因身体虚弱，有时不能乘车骑马，不得已只能坐担架前进。
经过不断诱敌调动敌军，21日晨，敌配属“闪击兵团”的“亲训师”和“亲训炮兵团”，在平遥的大甫村和曹村，钻进了第八纵队和太岳部队的“口袋”，经过3个小时的激战，全歼这股敌军。近3000人被消灭，4000多人被俘，俘虎中还有几个日本人。缴获崭新的山炮24门，重迫炮12门。敌师长陈震东负伤率少数人逃逸。高倬之则带着他的“闪击兵团”慌忙逃回平遥县城。
21日晚，十三纵三十七旅在祁县梁官村、张名村歼第33军第71师一部。
1948年6月11日战役开始，至21日下午，一兵团各部在运动中，将阎锡山的“亲训师”和“亲训炮兵团”压缩到汾河东岸、张兰镇以西的狭小地域内，分割成数段。经3小时激战，歼其5000余人，缴获火炮36门。逃到张兰镇的一部敌军，连同驻该镇的暂编第45师新兵团，又被随后赶来的太岳军区部队包围，一举被歼。“闪击兵团”余部撤回平遥。
24日，十三纵在北营村歼灭敌暂编第四十师大部及“亲训师”残部。
被俘人员供认说：此次阎军集中兵力“闪击”进入汾孝地区的解放军，是因为“侦悉”八纵己过黄河南，十三纵返回河北，一个地方纵队沿汾河与同蒲路两侧北上，所以才用重兵团出动而全力抢粮。结果遭到惨败。
阎锡山闻讯极为惊恐，急令“绥靖”公署副主任兼山西省保安副司令、野战军总司令赵承绶和野战军副总司令元泉馨（原侵华日军独立第14旅旅长）至太谷坐镇指挥。以第33、第34军和暂编第10总队寻求在祁县、平遥间与华北军区部队决战。
徐总的参谋人员闻报后，看到敌人兵力上又增大了优势，不免有些担心。徐向前却高兴他说：“来了才好！日寇战犯原泉福一贯骄傲自大，赵承绶昏愦无能，做不了原泉福的主，我们正可利用敌人指挥官的这些弱点，加上自己的努力，寻找机会把它吃掉！”
徐总根据敌情不断更新部署，7月1日十三纵一一七团以极小代价，拿下了子洪口白狮岭据点，打通了后方的粮、弹等物资供给通道。
7日晨，吕梁部队解放了交城。7日，八纵攻下祁县，全歼守敌三十七师师部及所属两个团和保警队，俘敌师长雷仰汤以下3200余人。
7月7日，第1兵团等部将赵承绶集团全部包围在大常、小常等村镇东西约10千米、南北不足5千米的狭长地域。
7日晚，十三纵与八纵二十二旅不顾极度疲劳，赶到指定位置，与车辋东西一线的太岳军区部队和晋中部队接合，将赵承绶集团包围于大常镇东西一线长10余公里、南北不足5公里的狭长地带。
我军各部队已经连续20多天行军作战，人员伤亡之后没来得及补充，不少连只有二三十人，打扫战场都相当吃力，而这被包围的敌军建制基本上还是完整的。因此，纵队领导都感到这个仗不好打，希望多有一点准备的时间；兵团机关的参谋也颇有些担心。
可徐总却明确答复：“（这仗）非打不可，有意见打完仗再提。做好工事可以吃饭睡觉。总之有一条，不准让敌人突围。准让敌人跑了就找谁是问！”
9日，对敌包围圈已完全合拢，敌军3万余众，被紧紧包围在仅占13个村镇的狭小地域。10日晨发起总攻，至12日，大常镇、南庄被全部攻占，残敌退缩到紧靠小常村赵承绶集团军总部的西范村。敌军派飞机前来助阵。徐向前命令组织对空射击，先后命中两架。
15日拂晓，徐向前命令100多门火炮猛击西范村敌阵地。10时左右，十三纵两个旅和八纵一个旅由村西、北、南三面突破敌阵地前沿，敌人拼命顽抗，不断反扑，形成对峙。
16日晨，解放军再组织攻击，敌人竟施放了毒气，三十九旅两个突击连全部中毒。但是最后，赵承绶集团总部及三十三军两个师与暂编第十总队残部约1万余人，被压缩在小常村一处。
16日上午，敌副总司令日本人原泉福带着几个随从，刚从西范村狼狈溃逃到小常村，就被解放军一发迫击炮弹击成重伤。他死前对总部的参谋处长哀叹：“没想到徐向前的厉害，十总全完了！”
16日下午，解放军攻占小常村。龟缩在避弹坑里的野战军总司令赵承绶、军长沈瑞和参谋长曹近谦等，全被活捉。
村外失去指挥的敌人，一群群地放下武器。一百来个日本军官扔下指挥刀和望远镜，低垂首脑袋高举双手。一间挤满日本兵的大屋子里，为首的日军官，拦住冲进去的战士问道：“你的太君的徐向前？”
这位战士大声说：“是的！”日军官转头一声呼叫，满屋敌人立即乖乖投降。
至7月16日下午，全歼赵承绶野战军总司令部和第33军（缺暂编第38师）、第34军（缺暂编第45师大部）、暂编第10总队等共3万余人，赵承绶被俘，元泉馨被击毙。
随后，第1兵团等部乘胜追击晋中地区各据点沿同蒲铁路纷纷逃向太原的敌军，先后歼灭暂编第9总队、第43军军部、第70师全部和第61军军部、第69师、暂编第37师、第40师各一部及从忻县南逃太原的暂编第39师。
21日，华北军区第1兵团等部直逼太原城下，完成了对太原的包围。至此，晋中战役结束。晋中战役，以歼灭阎锡山10万余人、解放晋中全部土地而胜利告终。
早在15日晚，徐向前和周士第就报告军委，提出拟在完成榆次以南作战后，即行北上，完成对太原的包围，有可能即夺取太原的意见。
中共中央、华北局，各个野战军，还有华北各行政区的党、政、人民团体的贺电，雪片似的飞来。中共中央贺电的全文是：
聂荣臻、薄一波、徐向前、滕代远、肖克、贺龙、李井泉、周士第诸同志及华北和晋绥人民解放军全体同志们：
庆祝你们继临汾大捷后，在晋中地区歼灭敌一个总部、五个军部、九个师、两个总队及解放十一座县城的伟大胜利。晋中战役在向前、士第两同志直接指挥之下，由于全军奋战，人民拥护，后方努力生产支前，及各战场的胜利配合，仅仅一个月中，获得如此辉煌的战绩，对于整个战局帮助极大。现在我军已临太原城下，最后地结束阎锡山反动统治的时机业已到来。希望你们继续努力，再接再励，为夺取太原，解放太原人民而战！
中国共产党中央委员会 一九四八年七月十九日
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