进城之后，陈飞对苏万海说：“苏将军很会用兵，以五千守军阻挡我军万余人五天之久。苏万海答：“陈将军，鄙人毕业于东北陆军军官学校，听过唐总司令的课。所以对贵军的战术有所了解。”陈飞答：“原来如此。”随后他接着问：“苏将军，你们在忻口到底部署了多少人？”苏万海答：“陈将军，早在贵军占领天镇和阳高的时候，王之春（时任山西巡抚）就派出三万人马在忻口及娘子关一线布防。并下令哪怕只剩一个人也不让唐军占领太原！”陈飞听后哈哈大笑：“王之春好大的口气呀，他马上就能见识到我军的厉害了！”

忻口是晋北通往太原的门户，五台山自东向西，云中山自西向东。两座山在忻口北部形成了夹峙之势，同时滹沱河自北而南，云中河自西而东。两条河汇合后从山谷中流过。因此忻口的正面非常狭小，地形十分复杂，易守难攻。

这天共和军第八军来到忻口附近安营扎寨，部队驻扎下来之后，刘永华带着军官们登上制高点举着望远镜观察敌情，发现忻口周围山峰高耸，河流纵横，清军依山傍水安营扎寨，严阵以待。刘永华问身边的侦察连长：“对面的清军是哪部分的？”侦察连长报告说：“军长，经侦查对面清军的最高指挥官叫魏刚，总兵力大约有万余人。”一旁的第十三师师长陈飞补充道：“军长，我询问过降将苏万海，他说对面的清军大约有三万人，和我军的兵力差不多。”参谋长建议道：“军长，我们要不要向北京报告，要求增加兵力？”刘永华思考了一会儿：“我军主力在刘总参谋长率领下正在向武昌城进发，那里肯定会发生恶战，需要很多兵力，所以不到万不得已我们不能向上级要兵。”

回到指挥部刘永华立刻下令给北京发电报将忻口的情况报告给上级。唐峰（此时他已返回北京，坐镇指挥全国战事）收到电报后立即开始阅读：报告总部，我军已按既定计划到达忻口，清军三万人马在此严阵以待。是否开始攻击，请指示。唐峰看完之后批示：忻口地势险要，易守难攻，敌军兵力众多，且早有准备。我军绝对不能轻敌，必须谋定而后动。刘永华看完回电，下令召开会议。在会议上他宣读了唐峰的电报，然后指着地图对大家说：“敌军在忻口屯兵三万，和我军的兵力对比差不多一比一，接下来肯定是一场恶战，从现在起全军人人做好上阵拼刺刀的准备，战斗中前进者有赏，后退者就地枪毙！军官们听后起立回答：“军长放心，我们就算战死，也绝不后退！”

三天后的清晨，共和军开始向驻守忻口的清军发动进攻。信号弹升起后，第八军直属炮兵团及三个步兵师的炮兵营，共计六十门大炮一起发出了怒吼。一枚枚炮弹带着尖利的啸音飞向敌军阵地，忻口的正面非常狭小，这样虽然使攻方难以迂回包抄，但也使守方的兵力必须集中部署，当炮弹落到清军阵地上的时候，清军的指挥官立即对身边的卫兵说：“告诉弟兄们都躲到防炮洞里，等敌人的步兵发动冲锋的时候再开枪还击。”接到命令后，清军的士兵们纷纷躲到防炮洞内，但还是有一些来不及躲避的士兵在共和军的炮击中受伤或阵亡。