大同的地形是三面环山，山上山下都有敌人的工事据点，城东有御河，只有城南为平川较为开阔，总的来说易守难攻。
  晋绥、晋察冀部队发起晋北战役时，北平行辕主任李宗仁、第二战区司令长官阎锡山，曾经乘飞机到大同，亲自作了坚守大同的部署。他们还把大批粮食、弹药运到大同，准备在大同长期固守。
  1946年8 月2 日，根据中央军委指示，晋绥军区和晋察冀军区在阳高召开联席会议，到会的有晋察冀军区司令员聂荣臻，副政治委员刘澜涛、罗瑞卿，第三纵队司令员杨成武，第四纵队司令员陈正湘，张家口卫戍司令员郑维山，晋绥方面只有张宗逊副司令员一人参加。
  会议由聂荣臻主持。多数同志认为，晋北战役后，大同已经成为一座孤城，尽管大同工事坚固，易守难攻，但守敌建制不统一，士气不高，战斗力不强，而我军经过整编和实战锻炼，战术、技术都有提高，士气旺盛。只要我军在外围作战时能大量歼灭敌人有生力量，再用坑道作业爆破城墙，大同是可以攻克的。
  会议重点讨论了大同战役的组织计划，分析了大同的情况，区分了任务。
  估计以十天作准备，十天扫清外围，再用十天即可拿下大同。张宗逊在会上提到我军攻大同，傅作义部队可能从归绥派兵东援。但大家认为大同属阎锡山管辖，不属于傅作义所辖的战区，估计我攻击大同进展顺利，傅作义可能不会出援。如果我攻击时间较长，傅作义即使出援，兵力也不会很大。最后会议决定：晋察冀军区以第三纵队周彪的第七旅，易耀彩的第八旅，第四纵队邱蔚、傅崇碧的第十旅，第二纵队萧应棠的第四旅，军区教导旅李湘部，第一军分区刘苏部两个小团，炮兵团进攻大同；晋绥部队以第三五八旅，第五军分区两个小团协助晋察冀部队进攻大同西北方向的任务。攻击大同的总
  兵力约1.6 万人。估计到南口方向的敌人三个师可能西援，因此命杨得志纵队隐蔽开进到延庆、永宁地区阻击敌人。为防备傅作义部约四个师东犯，策应大同，所以确定以五个旅（晋绥野战军的四个旅和晋察冀第二纵队第四旅）
  的兵力开赴凉城地区准备打援。为了便于统一指挥，决定由晋绥和晋察冀军区的部分负责同志组成大同战役野战指挥部，张宗逊任司令员，罗瑞卿任政治委员，杨成武任副司令员。1946年8 月3 日，聂荣臻将会议情况和攻打大同的准备情况向中央军委作了报告，中央军委批准了攻打大同的部署，要求“精心计划，充分准备，坚决夺取之”，并准备歼灭傅作义可能派出的援军。
  就在阳高联席会议召开前，扫清大同外围的战斗就已经在7 月31日打响。在为时五天的外围战中，虽然歼敌2000多人，但打得并不理想，没有达到预期目的，使敌人退到了近郊和城内，增加了最后攻城的困难。
  8 月5 日，参加大同战役的各部队按阳高会议的部署，集结兵力进行攻城准备，大同守敌也趁机增修工事，加强防御措施。
  8 月14日夜晚，我军主力以13个团的兵力，同时向大同近郊和城关的敌据点发起总攻。但由于我军没有攻坚经验，火力不强，仅用手榴弹和梯子攻打敌人碉堡，效果不好。近郊作战打得十分艰苦，几乎每前进一步都要付出很大的代价，而且许多据点得而复失，形成拉锯局面。
  当周彪率领第七旅向城北进攻时，敌马占山部的海福龙团240 多人在海福龙率领下起义，退出了北郊的白马城，第七旅顺利进占了白马城并乘势攻占了卧虎湾和板本、梅津两兵营及天主堂，后经十几天激战，终于在9 月4 日将北关车站和西大街、北关操场、面粉公司等地全部占领。
  第三五八旅和第五军分区王赤军部在城西与敌人的战斗也十分艰苦，至9 月4 日攻入西关车站，迫使守敌溃逃，我军占领西关。
  易耀彩的第八旅主力和第一军分区刘苏部向城南方向攻击，到9 月6 日才将南关外据点全部肃清。
  邱蔚的第十旅和李湘的教导旅苦战十几天，肃清了沙岭、曹天楼之敌，到9月1 日向东关进击。
  从8 月14日至9 月4 日，我军用了20多天时间才将敌郊区据点和北关、西关的敌人肃清，实际上不少据点是敌人主动撤出的，我军没能按预定时间向大同发起攻击。
  大同危急！
  当蒋介石得知我军围攻大同时，他焦急万分。他本来想急令傅作义派兵火速救援大同，无奈大同属第二战区阎锡山管辖，傅作义是不会将自己的兵马去援救别人的防区的。为了促使傅作义增援大同，蒋介石在8 月中旬下令将原第二战区阎锡山管辖的大同，划归了傅作义的第十二战区管辖。
  蒋介石的这一招果然灵验，收到了立竿见影的效果。傅作义马上将第三十五军新编第三十一师、暂编第三军二个师和四个骑兵师共三万多人于9 月3 日以平绥为轴，分三路向卓资山、集宁进犯。
  大同前线指挥部原来估计傅作义部队出动不会那么快，即使出动少数部队进攻卓资山，独一旅最少也可以守三天，到时派部队打援也来得及。没想到傅作义部队来得快，来得凶，来得猛。张宗逊见情况紧急，立即和晋察冀军区副司令员萧克一起，亲率晋绥第三五八旅和晋察冀的萧应棠旅等部驰援卓资山。
  当张宗逊司令员率领的部队还未赶到卓资山时，就得到了卓资山失守的
  消息。我独一旅虽苦战数小时，但敌我力量悬殊太大，卓资山很快失守。
  由于情况发生了重大变化，张宗逊组织召开了前线指挥部会议，决定先行北上消灭傅作义的增援部队，以后再打大同。
  然而，我军在撤出卓资山之后，未能继续严密监视敌人，派出的侦察不够得力，致使敌人暂编第十一师、暂编第十七师、新编第三十一师，于9 月7 日从铁路北面经火石坝秘密东进，到达集宁西北地区集结。
  直到9 月8 日晚，大同前线指挥部才得知这一情况，遂决定将部队主力转向集宁。9 月10日，敌我会战在集宁城下。
  我们的战士身穿单衣，不畏艰辛，从四面八方奔向集宁前线，刚到指定地点便投入了战斗。
  在集宁城下的会战中，我军包围了傅作义的3 个师，敌人一面阻止我军攻击，一面从西南两个方向攻城，企图拿下集宁，固守待援。经过一天两夜的激战，这三个师处在支离破碎的境地，我军只要乘势再一猛击，就会全歼这股敌人。当时，敌人赖以联络的电台，也被我军炮火打掉了，走投无路，呼救无门，完全陷入了绝境。
  但是，我前线指挥部离战场较远，没能及时了解前线的详细情况，没能在一天时间里组织连续进攻，使敌人有了喘息的机会。
  直到9 月12日下午，我军再次向城下敌人发起攻击。而此时傅作义的主力第一○一师已赶来增援。我前线指挥部当即决定：主力部队立即西进，先歼灭赶来增援的第一○一师。
  当时，各部队接到命令后，都不愿放弃即将被歼灭的敌人，但最后还是很坚决地执行了指挥部的命令。遗憾的是，部队只知道向大脑包山方向前进，去打一○一师，至于敌人的位置、我军的行军路线、作战的具体部署等不清楚，结果打援没有实现，集宁城下的敌人也恢复了元气。
  我军部队经过几昼夜鏖战，特别是一整夜的往返调动，已相当疲劳。而敌新编第三十二师、新编骑兵第四师，尾随第一○一师前来增援，我军处于不利的境地。9 月13日，我军放弃了集宁，撤出了战斗，16日又撤围大同。
  在大同、集宁战役之后，傅作义在一次讲话中曾说：“集宁会战，按当时的情形，我们是相当的危险，很有失败的可能。最后能得到胜利，我认为是一个侥幸。……第一○一师参加战斗之后，共产党犯了一个错误，就是在12日晚上，他没有去攻击新编第三十一师，而去全力打第一○一师，这是共产党失败的原因。如果那天晚上，去攻新编第三十一师，我们的情况就相当危险了。”
  后来，张宗逊在回忆大同、集宁战役时，也指出：这一仗虽歼灭国民党军8870人，但未能达到攻城、打援的预期目的，使张家口处于东西两面夹击的不利形势，这一战役没打好。
  五、万里回师王震率领三五九旅艰难转战，终于回到了延安。毛泽东笑着迎接他：“现在你可要好好刮刮胡子了。”国民党军官胡景铎在陕甘宁晋绥联防军的策应下率部起义，毛泽东形象地称之为“下大船上小船”。
  王震、王首道率领的以三五九旅主力组成的南下支队1944年11月9 日离开延安后，开始了艰难的南征北返。
  当时，三五九旅分成两个梯队，第一梯队先行，待与东江纵队会师后，第二梯队继续南下。在南下支队出发前，毛泽东分析了南征前途中的两种可能，并一再嘱咐王震同志要做好充分的精神准备。他对王震说：“你们这次南征，有两种可能。第一种可能，就是整个国际的反法西斯战争，包括中国的抗日战争还要持续二、三年。这样，你们就可以在华南利用日伪和蒋顽之间的矛盾，放手发动群众，壮大革命武装力量，巩固和发展敌后抗日民主根据地。
  第二种可能，就是国际反法西斯战争迅速胜利，日本很快投降，整个局面就会发生重大变化。