攻打太原的準備工作開始了。
徐向前兵團與晉中軍區支前司令部及地方黨組織配合，共同籌集戰役所需的各類物資，保障後勤供應。那時晉中人民積極支前。他們提出了“後方多流一滴汗，前方少流一滴血”的口號。
閻錫山也在謀劃。
一場大戰即將在這里拉開帷幕。
作為山西省省會的太原，位於晉中平原北部，南為平川，北為丘陵，西瀕汾河，東依罕山。該城共有人口約40多萬，是閻錫山苦心經營了一輩子的老窩，易守難攻，防禦體系相當堅固。
徐向前元帥在回憶錄中對太原城當時的防禦情況曾做了這樣的描述：
其防禦體係為：以城內為中心區，以城外的東、西、南、北方向為四個守備區，構成北起黃寨、周家山，南抵武宿、小店，東起罕山，西至石千峰的“百里防線”。閻錫山自稱：太原形勢像人，東山好比人頭，手是南北飛機場，兩腳伸在臨汾河，太原好比是心臟。
從頭腦到四肢內臟，壕溝交錯，碉堡林立，僅在“百里防線”內即有各式碉堡5000多個（包括班碉、排碉、群碉、炮碉、伏擊碉，從一層至五層不等的磚碉、石碉、鋼混凝土碉，有品字形、倒品字形、圓形、方形、菱形、半月形、梅花形等，大多數碉堡內均有存糧、存水和飲食、睡覺的設備，以利死守）。其堡壘之堅固，密度之大，連美國記者都“吃驚”。陳毅同誌曾來太原前線看過工事，說：好厲害喲！閻錫山吹噓他已將太原前線武裝為“要塞城市”，足可抵抗150萬共軍的進攻。
除了這些防禦工事外，閻錫山不惜血本，將全部兵力投到了前線。
兵力部署為：
第19軍、第33軍、第34軍、第43軍、第61軍的11個正規師擔任東、南、西、北4個守備區的防禦任務，綏署直屬部隊防守城內中心區，以1個軍6個師擔負機動作戰任務，其防禦重點置於南、北兩區。另外配屬有各類火砲近600門。總兵力約10多萬人。
1948年9月。
石家莊陸軍醫院。
身著病號服的華北第一兵團司令員徐向前仍在惦記著太原前線的戰事。一天下午，他剛剛散步歸來，警衛秘書對他說：
“報告首長，毛主席來電了。”
“主席來電叫我？”
“是轉來的太原前委的專電。”
“很好，看樣子週副司令他們準備好了。”
“是的，內容是攻打太原的作戰方案，中央說先徵求你的意見。”
徐向前顯得很激動，他坐在一個沙發上，望著秘書說：
“請你把兵團前委攻打太原的方案讀給我聽，實在對不起，我一看文件就頭痛呀！”
於是秘書就站在他的對面，報告作戰方案——
（一）以圍困瓦解攻擊逐步削弱敵人，然後一舉攻下太原，爭取三個月內結束戰役。
（二）進攻步驟分三步。第一步突破敵人第一道防線，以火力控制南北飛機場，斷敵外援；第二步攻占必要的外圍據點；第三步攻城。
（三）攻擊方向預定於東南、東北兩處，東南為主要方向。兩個縱隊用於東南，一個縱隊用於東北。
（四）對於攻城妨礙不大之據點，盡量不打。戰術上力求連續攻擊，分割包圍，結合政治瓦解，殲滅敵人。
預定攻擊時間為10月19日。
徐向前站起來，對秘書說：“他這個方案可行，我同意。遺憾的是閻錫山這個人太頑固了，如他能與我們和談，太原這座古城就可免受炮火，山西人民也會很快過上太平日子……”
秘書說：“據說爭取和平的工作還在搞。”
“這是必要的，一場戰役打響，無數生命就會斷送啊！”
“閻錫山是你的同鄉，過去就很熟，也許你再去封信，他會放下武器的。”
“這個可能很小，他是到了黃河也不死心，不會輕易服輸。”
可以看出徐向前也是不希望戰爭這個惡魔在山西土地上繼續蔓延的，作為身經百戰的軍人，作為一名中國共產黨人，他熱愛生養他的這片故土，愛生活在這裡的人民，可是閻錫山不放下屠刀，紅太陽怎麼能在這裡升起呢？
這將是一場正義與非正義的戰爭。
這也是一場將山西人民救出苦海的戰爭。
徐向前與秘書對完話，靜坐了一會兒，然後說：“不將閻錫山的反動政權徹底摧毀，我這個山西人無顏見山西人民，請你拿筆墨，我給中央回信。”
徐向前提起筆，趴在眼前的茶几上——
攻城戰尚未打響，閻錫山卻提前出動了。
10月2日。
閻錫山出動了7個師，分三路向汾河以東推進。
3日清晨，他們已先後開到了我軍陣地前沿。
閻錫山曾對師長們訓話說：“你們這次行動，主要任務有兩個，一是要破除共軍的攻城準備，二是設法在城郊農村搶些糧草來，我們太原有幾十萬人，一旦被徐向前兵團圍住，這麼多人一張口就需要吃飯，這個問題要解決。”
一個師長問：“如果遇到共軍主力怎麼辦？”
“打，狠狠地打！”閻錫山鼓著眼睛說：“硬碰硬，我們不怕，他徐向前還不是我們的對手哩……”
閻錫山說這話也並不是吹牛皮。當時，從裝備來說，硬打，徐向前的部隊真有不少困難，何況閻錫山還佔有地利這個因素。
攻城總指揮徐向前還沒有回來，兵團前委當機立斷下了提前發起攻擊的決心。
周士第對陳漫遠說：“敵人提前出動，來勢兇猛，現在到什麼位置了？”
兵團參謀長陳漫遠轉身提起指揮棒，指著掛在身後牆壁上的一張作戰地圖講道：“現在敵第44師、45師及親訓師一部已推進到小店、南河村、鞏家堡地區，敵第40師、49師、73師及10個總隊已佔領了南北王銘、西溫莊一帶要地。”
周士第皺著眉頭說：“我們應利用敵人進出工事之機，採用運動戰術，力爭在這些地區圍殲他們。”
陳漫遠在地圖上劃了半個圓圈，講道：
“我們應該出動4個縱隊，力爭在小店一帶與敵人交戰，我8縱、13縱圍殲敵44師、45師和親訓師；7縱一部強渡汾河，插入小店以北，斷敵退路並相機打援；15縱主力一部應向武宿以西攻擊，包抄敵49師，斷敵73師、40師、10總隊退路；7縱一部和陝北警備二旅攻占李家山高地。”
周士第說：“我同意你的佈置，另外火砲部隊也可以派上去，盡量設法將太原城北的飛機場控制了。”
10月5日拂曉。
太原戰役正式打響。
城郊頓時處於火海之中，當敵人發現時，解放軍戰士已將他們包圍起來了。經一天一夜的激戰，敵軍節節敗退，第二天清晨，敵44師、45師、73師被打得落花流水，損失極為慘重。
戰爭還在繼續，十幾天過後，我軍終於突破了太原外圍的第一道防線。但接下來的仗就很難打了，敵人退回之後，利用城防工事與我軍對抗。那時，徐向前早已回來了，他決定現有部隊在控制陣地的同時，相機繼續向前進攻。
可是，先後試攻了幾次都沒有成功。
兵團前委只好開會重新研究進攻方案。徐向前胸膜炎又犯了，常常痛得連飯都吃不下去。周士第、胡耀邦都勸他暫時退到後方休養，不要再到前線奔波了。
徐向前卻說：“我現在滿腦子都是攻打太原的事，怎麼能去休息哩，我還能堅持嘛。”
人們說服不了他，只好繼續開會。
陳漫遠報告了近期的戰況後，徐向前站起來，一手撫著胸部，一手在空中比劃，講道：
“根據首戰情況看，我們打得還是比較順利的，這更加堅定了我們攻克太原的決心。但現在敵人縮回去了，以碉堡和工事為依托頑固抵抗，強攻是不行的，會造成很大損失。從現在敵我雙方佔據的地形來說，要攻克太原，首先得控制東山。這個長達八九公里的戰線一定要突破，因此我們必須設法佔領牛駝寨、小窯頭、淖馬、山頭這四大要點，這些全是太原城的天然屏障，如果拿下這東山，就等於我們從閻錫山太原城防禦體系的咽喉部砍了一刀，敵身首異處，就沒有多少勁頭動彈了。大家也許知道，這個太原城自古以來就是兵家必爭之地，歷史上李自成起義，日本侵略軍進犯，也都先攻占太原城外的主峰東山，而後向西推進，繼而突破城垣，我們得在這裡下點功夫啊。”
陳漫遠說：“攻占東山敵人四大要點，現在時機是否成熟得考慮，閻錫山自稱這裡足以抵精兵十萬，現在牛駝寨的地勢顯要，工事相當堅固，由十幾個主碉支撐著，是敵人東山防線的主要陣地，那個小窯頭也不能小看，該地主峰狹窄，共有大小山頭30多個，防禦工事全是連環陣。淖馬雖比較平坦，但地形也很複雜，周圍有八九個主碉相連。山頭雖位於城東只有3公里，但由主陣地山頭與大腦山陣地連為一體，構成兩大陣地，主陣地壁高達五六米，除有明碉暗堡之外，還挖有無數壕溝、暗道，縱橫交錯，易守難攻。”
大家就如何攻占這些高地展開了爭論，最後徐向前解釋說：“現在可以考慮攻打東山，經過前一階段戰鬥，敵軍已被我們引到南線來了，其東山守備力量相比之下比較薄弱，我們應抓住這機會。”
周士第問：“我軍主力離東山還有一段距離，明目張膽地往那裡開進，敵人發現了怎麼辦？”
“這個問題我也考慮過，昨天東山溝的村支書趙炳玉來了，據他講東北方向有一條小路，可以直插牛駝寨，只要我們部隊隱蔽行進，敵人不易發現。東南方向的石嘴子已被我軍佔領了，繼續向敵縱深突進是有可能的。”
“閻錫山每天都在窺視我軍動向，我擔心一動，他會將主力又調進去，憑藉其城防工事與我軍交戰。”
一直沉默不語的胡耀邦突然接著說：“我們俘獲的那些兵，現已都補充到各個縱隊了，經過教育絕大多數人還是願意為我們出力的，他們了解這些地方的地形和城防體系，我看可以利用他們做嚮導。總指揮準備攻打東山，我認為可以。”
參謀長陳漫遠一直在那張地圖上勾勾畫畫，他已在東山四大要點上標上明顯的記號。徐向前望著他問：“我們的參謀長有何意見？”
“我們對太原光圍不打不行，現在外圍已沒有多少問題，東山距城區僅四五公里，先拿下這裡是上策，我們相機向太原城逼近時，東山問題不解決不行，冬季即將來臨，我軍應利用時機繼續突進，先攻克東山。”
攻占東山的意見終於統一了，最後將攻擊時間定在了10月16日凌晨。
當時的兵力佈置為：
以西北7縱及晉中部隊一部，由小店以北經榆次秘密向東北開進，插入東山縱深，襲擊牛駝寨要點，並以炮火控制北部機場；另以一部襲擊大北尖，與南部大窯頭方向15縱連接，切斷罕山孟家井之敵退路。
以15縱向石嘴子、淖馬攻擊，得手後繼續向大東門推進，並以一部襲佔大窯頭，與西北7縱接應，斷敵退路。
在13縱首先爭奪南坪頭、馬莊，向雙塔寺攻擊，得手後向城東南角進攻。
晉中部隊主力位於城南一線，攻占各要點，以一部在汾河西積極活動，牽制敵人。
8縱24旅為7縱預備隊，另兩旅為兵團總預備隊。
10月16日。
東山爭奪戰開始了。
13縱第39旅直向敵人49師、73師發起攻擊，戰鬥越打越激烈。先後佔領了幾個據點，敵人後退之後又開始反撲。
18日，7縱已秘密插入牛駝寨，接連攻克了幾座碉堡，一舉佔據了這個要點。
19日，7縱另一部攻克了罕山，迫使敵一個團投誠。
與此同時，15縱也相繼佔領了石兒梁高地。
牛駝寨失守，閻錫山頗感震驚，於是他將這些已退下來的殘兵重新組織起來實施反撲。
21日，敵34師向牛駝寨攻擊時，其一個炮團接到閻錫山的密令，經強大的火力掩護步兵推進。
敵人撲上來，被打下去，再撲上來，又被打下去，相持了整整一天一夜，炮火震耳欲聾，火光映紅了天空，殺喊聲在空曠的山谷裡迴盪。
猖狂的敵人退下來後，步兵停止攻擊，又以密集火砲攻擊，那一天敵人共向這個陣地發射各類砲彈約一萬餘發，幾乎將我軍佔領了的牛駝寨原有工事全部摧毀了，戰斗在這裡的我軍一個團傷亡了多一半，但他們仍英勇地抵抗著。
這種拉鋸似的戰鬥進行得異常艱苦，徐向前不得不重新調整佈置。他下了最大決心，將27個團全部調上來了，投入戰鬥的部隊佔總兵力的五分之四。
東山如果全部失守，太原的防禦體係就削弱了一半，閻錫山當然明白這個利害。他心急如焚，除將兩個師留在太原城的西部外，將所有主力全部調了上來，做了與徐向前拼個魚死網破的最壞打算。
一場惡戰仍在繼續，當時敵我雙方參戰的火砲達800多門，幾乎創了華北戰場上的最高記錄。
儘管閻錫山投入了這麼大的本錢，但他還是失敗了。
經過一個多星期的血戰，閻錫山眼看著自己的隊伍一步步被解放軍吃掉，他只好將那些殘兵從陣地上撤下來朝太原城裡潰退。
11月13日。
太原局勢發生了很大變化，這場爭奪四大要點的戰鬥終於以徐向前兵團勝利而告終。共殲敵2萬多人，但我軍也為此付出了相當大的代價，傷亡人數接近9000人。
11月16日，中央軍委致電第一兵團前委，為了配合平津戰役作戰，決定緩攻太原。並指示太原前線我軍：
“再打一二個星期，將包圍要點攻占若干，並確實控制機場，即停止攻擊，進行政治攻勢，部隊固守已得陣地，就地休整。”
總前委遵照中央這一指示，一邊小規模地攻打太原城外圍的小據點，一邊休整補充隊伍。就在這時徐向前的身體卻更加不行了。
一天晚上，徐向前與周士第帶著幾個作戰參謀視察完前沿陣地回到指揮所，臉色蒼白如紙，突然暈倒地上。周士第急忙將他扶起來，抱到床上，急切地問：“徐總，徐總，你怎麼了？”
他拉著徐向前的手連續叫了幾遍，徐向前睜開眼睛，吃力地說：“老周，我的左胸部突然感到劇烈疼痛……”
他說這話時，額頭掛了一層汗珠，臉上的氣色很不好看。
胡耀邦帶著一名身著白大褂的人走了進來。周士第仍很著急，他對來人說：“錢信忠同志，你來了就好，徐總剛才倒在了地上，感到胸部劇疼，你快給看看吧。”
徐向前握著錢信忠的手，說：“沒有關係，老毛病又犯了。”
華北軍區衛生部副部長錢信忠並不是兵團的醫生，他是奉命來太原前線指導和幫助工作的，當時兵團的醫療條件很差，醫務人員也極其缺乏，他的醫術無疑是最好的了。
他十分認真地給徐向前做了檢查，最後確診為胸部大量積水，患肋膜炎。
兵團的其他幾個領導都勸他回後方休息，可是他卻說：
“太原沒有拿下，哪有心情休息啊，我不能離開前線……”
他們知道徐向前是個很固執的人，沒有中央的命令他是不會離開這裡的，只好私下將他的病情向中央做了報告。