位于在中条山北部的守军为第14集团军所属第93军第10师、第15军、第43军，左与第5集团军相邻。5月7日晚，日军第33师团从南岭至阳城一线向第14集团军正面突击，在沁阳的第21师团、在温县的第35师团，也各自以一部对恩14集团军接连发动进攻。次日晨，日军突破第43军阵地，继续向南突进，在沁阳以西扼守公路的第9军54师，则激战至8日上午，也随即后撤，孟县被日军所占领。
接着日军第21师团、第35师团会攻济源。济源被其占领之后，由于第9军接到卫立煌将军的命令，退守王屋镇以东的封门口山区既设阵地，一部于封门口以南的大岭头阻止敌人，以掩护黄河的关阳渡口。而此时，由于西路的日军第41师团已于8日的下午占领了垣曲（，独立混成第16旅团继续沿黄河北岸东进，卫立煌将军又令第9军从速由关阳渡口，撤至黄河以南。然而东西两路的日军已经几乎形成汇合，加之日本飞机对渡口进行轰炸与封锁，不少船只被炸坏，因此，第9军仅有第54师在受到较大伤亡后，渡至黄河以南的官水磨一带，第47师、新编第24师因已无法渡河，而撤至王屋、邵原公路以北，进行游击，并与在该地区的第14集团军取得联系。
本身在中条山东部是指方向担任进攻的日军，便是华北方面军直辖的第35师团配属骑兵第4旅团、第21师团。自从5月7日，第21师团从沁阳、博爱出发，第35师团及骑兵第4旅团从温县出发，在飞机、战车、火炮支援下开始向西突击以来，第9军就屡屡处于被动之中。激战至8日之后，随着日军第35师团突破第54师阵地占领孟县，尔后与第21师团合击济源，并在攻占济源。第9军除了退守封门口既设阵地，留一部在大岭头侧击日军之外，别无他法。
而由于西路的日军第41师团已于8日晚攻占垣曲，独立混成第16旅团一部继续沿黄河北岸东进，第1战区司令长官-卫立煌因河防空虚，急令第9军主力由关阳渡口撤至黄河南岸担任河防，留一部兵力迟滞日军，掩护第14集团军后方，也才造成了现在的现状。
10日拂晓，第9军直属部队及第54师伤亡颇大，且只能乘日机轰炸间隙抢渡，所以军直属部队及54师直至当夜才渡过黄河。11日，日军接连对第47师阵地发起猛攻，渡口、船只已全被炸毁。第47师及新编第24师无法渡河，不得已退至王屋、邵源公路以北进行游击，并与第14集团军取得联系。
当日，西路的独立混成第16旅.团与东路的第35师团在邵源会合。至此，中条山通南岸的黄河渡口全被日军封锁，日军随即北向横河镇突进，与第33师团夹击第14集团军。未及撤到黄河南岸的第9军部队则只能转移到道清路西段和济源以北山区开展游击。
第14集团军的防区范围较大，作战.开始时，南部的日军第35师团、第21师团。主要是向西攻占孟县、济源县以及王屋镇、邵原镇，以达其封锁的目的，而未作向心攻击，所以第14集团军开始之时，曾以在沁水县以南下川地区的第15军、98军一部在横河镇西北的煤坪一带，围攻第33师团至该地的一部。
可是当南部后方被遮断敌第33.师团作向心攻击，而西部曾万钟的第5集团军情况不明时，卫立煌指示第14集团军主力向沁水、翼城公路以北转移，就地补给，另整态势。
依此照长官司令部的命令，第14集团军令43军布防于.垣曲以东的同善直至灵官庙的东西一线。15军布防于同善向北至舜王坪一线，以阻止南路的日军独混第16旅团、第21师团及西路的第42师团。又令在沁水东北王壁镇的第93军进攻沁水，以接应集团军主力北撤。
随着日军于10日进至煤坪。但右翼第98军则坚守阵地，.顽强抗击，日军一再增兵，连续进攻，才于13日占领董封。第14集团军各部撤至横河镇东南地区，但这时西路日军已占领垣曲，东路日军已占领邵源，第14集团军腹背受敌，后退不得，补给中断。
然而西路的独立混成第16旅团、东路的第35师团已.经于5月11日在邵原会师。至此第5、第14集团军的南部后方，全部被敌遮断，这一段的黄河渡口亦被敌封锁。
5月14日，南部在济.源至邵原公路一线的日军第35师团、第21师团，开始沿公路向北作横向进攻，与阳城的第33师团夹击第14集团军。此后，第14集团军随即陷入混战，不少部队以团为单位北撤，计划长途转至太岳山区。
第1战区乃令第14集团军向沁翼公路以北转移。该集团军以第93军第10师一部在阳城附近游击，以第98军一部在董封以南游击，以第15军一部在横河镇附近游击，各牵制当面日军，掩护主力沿董封、沁水东西地区，于14日开始分路向北突围。日军对突围部队层层拦截，并多次施放毒气弹，战斗异常激烈。
而日军独立混成第16旅团，在9日晨已攻占了五福涧之后，谷焘所率85师的两个团在该地战至10日晨，也被迫撤回南岸。此时第5集团军已无法渡河，只能由南涧沟向西北方向突围，结果损失极重，第3军军长唐淮源在极困难中指挥部队战至最后，最终于5月12日自戕殉国，第12师师长寸性奇亦于15日阵亡。
就这样，在中条山西部地区的作战，，日军仅用1天时间即全面突入中国守军纵深地带。尽管在5月9日4时，日军一部已迫近第5集团军总司令部所在地马村，司令部东移至漳南沟，后，当即接到第1战区司令长官卫立煌的电话“本部已派兵2团，在五福涧以北高地占领桥头堡阵地，并征集渡船十余只。不得已时，各军应逐次南移，在五福涧渡河”但实际上，日军独立混成第16旅团的先头部队已于9日上午进至五福涧。由河南岸派来的第14军85师的两个团与日军激战至10日晨，被迫放弃桥头堡阵地，退回黄河南岸。
此时退守台寨的第80军已与日军苦战2日，伤亡惨重。第80军奉命南渡，新编第27师掩护主力渡河，坚守阵地，力战不退。第80军从平陆以东后撤至台寨、师家滩一带时，历经苦战，于11日渡至黄河以南后，负责掩护的新编第27师师长师长王竣、副师长梁希贤、参谋长陈文祀均壮烈殉国。
而第3军、第17军被分割包围于中条山内，连日陷于苦战，后援无继，回旋余地不大，处境危殆。第1战区和第5集团军为保存力量，下令第33军向西北、第17军向西，以团为单位分散突围。因日军设有多层包围圈，突围途中每每与日军遭遇，各部队且战且走，利用夜暗摆脱日军，隐蔽西进，在夏县、安邑、闻喜一带突破日军封锁线，越过同蒲铁路，渡过汾河。至5月19日，第3军、第17军各有4个团到达吕梁山区的稷山、乡宁一带休整。突围未出的部队，一部分被日军消灭，一部分化整为零留于中条山内游击。
日军占领中条山西部地区后，由南向北，再由北向南，反复进行梳篦式扫荡，从5月中旬到6月上旬，留于中条山内的中**队大部被歼。
而第43军转至外线以后，由第2战区所属第8集团军副总司令楚溪春率领，从浮山、翼城之间西进，渡过汾河归还原建制。第14集团军则与第15军等部队留在黄河北岸。
退入太岳区的部队此时则统由93军军长刘勘指挥。原分散在敌包围区内的各部队，开始在云雾山地区游击，当得知南撤已不可能时，不得不趁着夜色，通过日军包围圈内的空隙西进，越过同蒲路南段，计划在万荣县以西渡过黄河至陕西省的韩城，然后返回第1战区。
98军经辗转作战15日突出重围而到达了北面的太岳山区。曾万钟率第3军、15军及94师最后突出重围，向西越过同蒲路南段，渡过汾河、黄河，到达陕西，然后转至洛阳、新安一带。93军、第17军亦向西转至稷山和乡宁。
至20日前后，第93军第10师和第98军、第15军各一部在太岳区八路军策应下，突破日军的包围和截击，进入沁水以北地区。第14集团军指挥部及各军担任游击的部队因受日军阻截，未能突围北进，辗转游击于中条山区达半月之久，直到5月底6月初才乘夜暗分批突过日军封锁线，或南渡黄河，或北进与主力会合。
虽然第27军曾由陵川西进，威胁晋城、阳城，策应第14集团军突围，但在遭日军第36师团、第33师团阻击后退回，未与第14集团军靠拢。
而早在6月15日，日军方面就宣布进攻中条山的‘中原会战’结束。华北方面军司令官多田骏在总结时认为，取得战果的主要原因是彻底集中了兵力；作了周到、充分的准备；三进行了有效的隐蔽和欺骗活动；各作战师团真正做到了团结一致。