时间来到1937年8月底，时任日本关东军参谋长东条英机集结45000余部队及伪蒙军9个骑兵师向山西扑来，9月初大军直逼晋北重镇天镇，此时晋绥军第61军李服膺部正在天镇、盘山一带担任该地区警备任务，面对侵略者咄咄逼人的气势，李服膺接到命令是：死守该地区三天，为大同会战争取时间。
随后李服膺率领自己的部队进入阵地。
晋绥军第61军战前是由第68师改编而成，是那种“小师两旅”级别的军，实际兵力只有一个半师，兵员严重不足。
天镇做为晋北重镇，扼守盘山险要，一旦失守则大同将无险可守，太原亦将门户大开，因此战略地位十分重要。
李服膺十分清楚此战的重要性，根据手中仅有的这点兵力，依山造势，作出如下防守配置:
独立第200旅的第400团镇守盘山制高点及朱家屯一带，101师的402、425、426三个团依次在盘山以北的罗家山、李家山、铁路两侧至北山外瓦窑口一线摆开兵力，399团负责天镇城防，401团驻守天镇城外，414团镇守距离天镇县城约60华里的阳高县城。
这样，就构成了以盘山阵地为主阵地的、由四个团的兵力组成的第一道防线，及以天镇、阳高为纵深防线的“t”字形防线。
9月3日，第61军各部进入阵地进行战斗准备，为了鼓舞士气，李服膺军长亲手手书《告全军官兵书》：
“值此国家民族存亡关头，吾辈军人当御辱守土，责无旁贷，万望我61军全体官兵精诚团结，同仇敌忾，无畏牺牲，完成战斗之任务……”
9月4日，日军部署完成率先向李家山、罗家山一线展开攻击，防守这一地区的正是该部425团。
此战日军集中所有轻重火力，并集结了十几架飞机助战，发现守军没有防空武器，这些日军飞行员耀武扬威的低飞进行低空攻击，且地面还有日军的火炮及装甲车向守军展开轰击，双方恶战4个昼夜，425团死守不退，全团1300余人，牺牲700余人，9位连长五名阵亡三名重伤，仅一人全身，营长也是一死一伤，日军见无法攻破守军防线，于是转而向盘山阵地展开进攻。
在对盘山阵地发起正式攻击前，日军派飞机在此连续扫射、轰炸数日，正式发动攻势后，日军以绝对优势的步兵、炮兵猛攻400团3连阵地。
第二天，日军在了解了守军火力之后展开全面攻击，天上是轮番轰炸的飞机，地上是呼啸齐发的火炮，还有在坦克掩护下冲杀的步兵。
敌人的攻击力是很凶悍的，但400团官兵精神闪耀着璀璨的光辉，以神州军人的血性拼死守护阵地，顽强的杀退敌人一次又一次的进攻，终于3连的士兵们力竭了，他们拜别家乡，擦去眼泪端起刺刀，全体向日军展开了冲锋，半面军旗飘扬在阵地上……
三天后，李服膺向二战区长官部报告战况，希望可以撤离阵地，因为约定的防守时间已经到了，得到的回复是：“为给大同会战争取到足够的时间进行战役部署，慕颜老弟还要再守三天……”
放下电话，李服膺看向盘山方向，军人当以服从为天职，握紧了拳头，李服膺下达了作战命令：“大同方向正在进行战役部署，我61军将士务须再守三天！”
在激烈的战斗中又渡过了三天，这三天对于李服膺来说太难熬了，他接到的报告全都是催心挖命的报告：
“敌集中所有炮火猛击盘山阵地制高点，400团1个营和一个山炮连大部官兵被压死在石洞内……”
“报告军座，敌军步兵冲上盘山阵地，展开肉搏，400团2营营长高保庸阵亡，1营营长席宝山受伤，全团伤亡500余人……”
“101师各团共伤亡官兵1000余人……”
……
盘山位处天镇县城东南约8华里处，高峻险要，既可俯瞰平绥铁路，又是天镇县城的天然屏障，盘山得失，为整个战役之关键。
防守盘山的第400团官兵依靠简单的野战工事与强敌鏖战到深夜，日军调集了约3个联队的兵力，在飞机坦克掩护下，兵分两路，开始包剿盘山阵地。
这之前，400团多次向军部告急，可是，军长李服膺已无多余兵力可调，只能闭着眼睛下达了令自己痛不欲生的命令：
“着令第400团全体官兵与阵地共存亡！”
随后日军开始包剿盘山阵地，这个时候的守军阵地早就已经被摧毁，电话线全部炸断，指挥失灵，弹尽粮绝。
9日下午，阵地上的枪声渐渐稀落，阵地上一个醒目的膏药旗竖在了阵地上，第400团官兵几乎全部殉国，盘山失守！
此时，日军兵锋直指天镇，驻守天镇的是第61军399团，团长叫张敬俊，是一位来自山东的汉子。
山东汉子天生就一股不怕死的虎劲，他虽然知道自己兵力和装备处于劣势，根本不可能与武装到牙齿的日寇抗衡7天，但仍断然从命，毫不怯阵。
接令后，他在全团官兵面前发誓：“就是和鬼子拼到最后一人，也要保证固守7天！”
就在这天夜里，一伙鬼子从盘山方向追击一伙溃兵，眼见这伙溃兵绕过天镇经两侧向西撤退，认为天镇是一座空城，于是举起军旗大摇大摆走进城里，后面的鬼子兵不知道前面情况，竟然跟在后面也走了进去，此时守军399团忽然间轻重火力全开，闪电般的将其全部歼灭。
遭此一战，日军恼羞成怒，立刻集中全部火力照准天镇城墙猛轰，城墙多处被轰塌，日军如同野兽一般呼号着冲向城墙，守军抡起铲子、大刀迎着鬼子兵堵了上去，双方士兵在城头上形成拉锯战，血战三天，日军未能前进一步。
不久，守军发现距离天镇八华里的一个火车站上开来一列火车，里面装满了鬼子兵，于是该部炮兵立刻对其进行直瞄轰击，大量杀伤鬼子兵，恼羞成怒的日军在转天调来了飞机对天镇守军投放瓦斯弹等化学武器。
天镇警察局长恳求399团团长张敬俊，为了避免城中百姓遭受屠戮，希望张团长率部撤离天镇。
“我是军人，要尽军人天职，为使百姓免遭苦难，边普禾团副可把部队带走，我肯定要与城共存亡！”
部下听闻，齐喊：“团长，要死，咱们就死在一起！不管鬼子怎样疯狂，我们要坚决执行军令，守够李军长下达的7天任务，守够7天，咱们一起撤走！”
之后的战斗，日军架起云梯进攻，但均被399团打退，为了鼓舞士气，张敬俊团长命人将日军的人头挂在城墙上，此举另日军极为羞愤，因为在日本人的文化中，被砍头的人是无法投生转世的。