城西的日军是当天早上由工兵连夜在汾河上搭建的一座浮桥上渡过汾河的，其目的是夺占汾河大桥，切断隔岸的中国军队与太原城内守军的联系。其兵力为一个步兵大队和一个工兵大队。
在整个战役大局已定的情况下，而且又有十二集团军和城墙上的机枪助阵，卫立煌部的那个旅也发挥了超强战力，所以又经过了两个多小时的激战，到晚上八时许，越过汾河的日军便被全部消灭。
而城北外最后的两千余名日军，则被进一步逼压在了东西长七百多米，南北宽五百多米的范围内，在这个距离上几乎所有的步兵武器都可以发挥作用了。
于是六十五军的部队就停止了步兵的进攻，借助照明弹和阵地上的火光，利用数百挺机枪和数千支步枪对被包围的日军展开了打靶般的射击，而几十辆坦克和装甲车则轰隆隆的闯入敌阵，用履带和机枪无情的吞噬着日军的生命，那些妄图袭击坦克和装甲车的日军，无一不是刚抬起身来就被不知来自何方的子弹所击中。
这样的单边屠杀只进行了三十多分钟，阵地上的枪声就渐渐的停息了下来，六十五军士兵随后便排成散兵线，开始小心翼翼的打扫起战场来。
而此时太原城的各处城门也突然大开，数千名晋绥军的官兵瞬间就蜂拥而出，玩命般奔向了战场的各个角落，打着火把或手电筒与十二集团军争夺起战利品来。
由于利于战利品设立附加抚恤基金的计划公布之后，十二集团官兵对战场上日军的遗弃武器及物品非常看重，前面的仗还在打，后面就有部队跟着开始扫荡起战场，所以尽管晋绥军们极力的搜寻，但除了那些拿不动的大件残骸以外，其余的东西已所剩无几，气得晋绥军士兵反而倒大骂遭了蝗灾。
经过对战场认真的清理，独立三师终于找到了日军第三十一旅团少将旅团长谷滕长英切腹自尽后的尸体。
而六十五军费尽周折只找到了日军第五师团二十一旅团旅团长三浦敏事戴有少将肩章的一块上衣碎片，料想其身体已经被炮弹撕成了碎块。
由于确认南同蒲铁路因两列列车相撞造成瘫痪，弹药肯定无法在天明前送上来，所以谢昌云只得放弃了第二天再围歼一部日军援军的计划，向廖广泽下达了部队迅速向南转移至晋中和太谷间休整的命令。
半夜一点，十二集团军连太原城的边都没挨，就挟裹着阎锡山提供的二百余辆汽车和五百余辆大车，从阵地上撤了个一干二净。
三十八军十七师和教导旅也接到了谢昌云以前敌副总指挥身份直接下达的命令
，随十二集团军一起撤离了太原。
而有了底气的晋绥军一个旅和中央军的一个旅，则越过了汾河进入城内加强城防。
直到这时赵寿山等才知道，原来十余天以来的作战和调动都是谢昌云在背后指挥的。
这次战役，十二集团军阵亡了一千六百二十四人，重伤一千三百一十四人。
战绩方面，不计十八集团军等部沿途袭扰敌军所获战果，十二集团军会同友军与苏联援华自愿航空队，共消灭了日军第五师团二十一旅团和一个骑兵联队、一个野炮联队、一个工兵大队，第一零九师团三十一旅团（欠一个大队）和一个炮兵联队、以及第二十师团的七十九联队，共计二万二千多人。
连同在沪杭线被消灭的第九旅团（国琦支队），日军第五师团除少量辎重和辅助部队之外，其主力作战部队两个旅团、四个步兵联队、一个炮兵联队、一个骑兵联队、一个工兵联队，已全部被十二集团军所消灭。第五师团长师团长板垣征四郎几乎变成了光杆司令，若不是把攻打太原城的指挥权交给了三浦敏事，这次肯定也必死无疑。
如果不是为了阻止日军攻入城内而提前发动攻击，在这种基本是旱地平原上采取大量装甲与步兵、炮兵协调作战，占据了兵力、装备、战术上绝对优势的十二集团军，所遭受伤亡还要更小一些。
早上七点整，国民政府军事委员会通过广播宣布战报，国军昨日在太原前线取得了一举消灭日军三万余人、并在正定和原平摧毁日军飞机一百余架的重大胜利。
许多因上海失陷而黯然伤泣的民众，在获此消息之后方才始信了政府不计一城一地之得失、而是要通过持久抗战来取得胜利的宣传，受创的情绪又再度的振奋起来。
谢昌云这次可是给老蒋又挣了一次脸面。
由于隐去了对十二集团军的参战的报道，第二战区的阎锡山、卫立煌也尽显荣耀。傅作义守城名将的为名则再度名声飞鹤。
而共产党八路军则是既露脸又捞到了实惠。
延安除了大力宣传十八集团军积极支持太原战役而对日军展开的一系列破袭和侧击战斗取得的战果之外，十八集团军还在战后的的三天内，以六成的价格从十二集团军手中接收了四千支步枪、一百二十挺轻重机枪、九十具掷弹筒、三十万发子弹、一万二千颗手榴弹等日式装备和大批的军用物资。
而十八集团军因此所需付的几十万款项，实则是准备用谢昌云来特意提供的一笔款来支付的。
此外，军事委员会对十八集团军
给予了通令嘉奖，第二战区还给十八集团军补充了五十万发子弹、五万枚手榴弹和三千五百公斤炸药。
对于这次在正太线和太原防御战中浴血奋战、付出重大牺牲，为十二集团军争取到了时间的西北军三十八军十七师和教导团，谢昌云除了提供给他们刚从广东空运过来的二千五百支青霉素针剂之外，还把缴获的五门野炮、两门山炮、四门战防炮一并都给了他们，同时决定借其休整期间，按十二集团军配置为其更换全部步兵装备。
由于增援太原的日军第二天上午已全部回撤，同时日军的飞机也重新出现在了太原上空，十二集团军想继续扩大战果的战机已不再，所以谢昌云便向军事委员会提出由于六十五军等部连续征战减员严重，而且装备特殊，物资弹药的消耗量极大，此次入晋已暴露了远距离作战补充困难等诸多问题，因此特请求将部队调至湖北江西一带进行休整。
但阎锡山和卫立煌也都给军委会发了电报，要求将在山西的十二集团军部队全都留在第二战区。
蒋介石知道谢昌云所说基本是实情，而且也很清楚陈济棠和谢昌云绝不会同意将十二集团军交到他人的手上、或者是长期被拆开使用。但蒋介石又不愿意为此得罪阎锡山，于是就在中间和了一回稀泥，让阎锡山自己去和陈济棠商量，同时把谢昌云也给撇了出去。
而陈济棠也是老狐狸一个，对阎锡山的要求既不说行、也不说不行，而是将此次十二集团军在太原战役前后所消耗的物资弹药、以及要维持几万部队作战能力所需的日常开销、甚至连广东兵喜欢吃的大米、咸鱼等列了长长的一个单子，用电报给阎锡山发了过去，并要求第二战区马上给予补充。
阎锡山接到清单后一看，竟差点没吐出血来！
从江浙到山西一路开进的所需先放到一边，光是直接作战这一块，武器和弹药的消耗就是二百多万元，再加上其它方面的消耗以及广东应发阵亡和受伤官兵的附加抚恤金、战时薪饷补贴等，就已经超过三百三十万了。
再看日常养兵所需，竟比中央政府按照人头下拨的那些费用高出四倍多，还一项项的列得明明白白，并大言不惭的说可以请第二战区核查.，如有不实甘愿受罚，而且部队一旦留下之后，所有须由广东或海外采购的军需物品，应当由军政部或是第二战区先办理付款手续，否则广东也是巧妇难为云云。
走吧！走吧！这样的军队养不起、也用不起。阎锡山不再指望了！
但阎锡山还是暗暗的算了一笔账。这次历时两个多月的山西会
战，动用了三十余万人，不算中央拨款，仅山西自己一地支出的钱款物资就合计有四百多万元，还被日本人逼得一退再退，伤亡近十万，并差点连老窝都丢了。
可是人家十二集团军仅以数万之众，十几个小时就屠灭了日军两万余，所得的缴获和国民政府的奖赏折算下来也不低于两百万，如果让自己重新选择，当然是宁愿养这样的精兵。
阎锡山痛悔自己防人之心过甚，以至于去年底未听谢昌云的劝告，错失了对军备以及军制进行重大调整的良机。
可现在已经不能再谈了！再保太原才是当务之急。
但阎锡山根本就想不到，即便他能够供得起十二集团军，谢昌云也不会把部队留下来。否则我在正面给你们挡着，你们自己的部队就可以腾出手来去占据其他的地方，如此一来共产党八路军往哪里去发展？
对此，毛泽东等却是心领神会。
太原战役之后，十八集团军总司令朱德、副总司令彭德怀和副总参谋长左权、以及一二九师师长刘伯承、副师长徐向前、三八六旅旅长陈赓等专程来到晋中。
接收并感谢谢昌云给予八路军的援助是一方面，更主要的是为了弄清楚能够以数万人，不到二十个小时就消灭了两万余日军十二集团军的真实面目。
对这些老首长也没有什么可隐瞒的。所以，谢昌云除了陪同朱德。彭德怀等参观了装甲以及炮兵部队后，还特意领他们来到了以原红军失散人员为主体组成的独立第三师，受到了官兵们极为热烈真诚的欢迎。
其中朱德与老部下李一权的见面，更是让两人都百感交集、热泪盈眶。
同时，朱德还特意告诉谢昌云，他弟弟谢昌华在平型关战役不但指挥全排英勇作战，而且一人就击毙日军五名，因此立下了大功，现在已经是一一五师343旅685团的副连长了。
红军改编为八路军之后，几乎所有的干部都被压职任用，就算原来的营长去当副连长也不稀罕。而谢昌华现在能从排长提升到了副连长，固然有其立功的因素，但各级的照顾肯定是少不了的。
所以谢昌云还是向朱德表示了感谢，除了设宴款盛情待昔日的首长之外，还另外赠送了一批青霉素给八路军。
朱德等通过观察，除了对十二集团军的一切都表现出了极大的震惊和特别兴趣之外，还与谢昌云就今后的军事战略以及战术等问题进行了深入交流。
而毛泽东除了在战后专门给谢昌云发了贺电之外，还在电报中让谢昌云近期到延安来一趟有事相商。