1937年7月7日，卢沟桥事变爆发后，国民党对军队进行整编，决定把全国划为5大战区，晋绥属第2战区，阎锡山任司令长官，负责指挥驻山西、绥远和察哈尔的部队进行抗战。晋绥军共编为第6、第7两个集团军。
其中，第6集团军由杨爱源任总司令，孙楚为副总司令；第7集团军，傅作义任总司令。当时，属第2战区序列的部队还有驻绥远的中央军汤恩伯13军（后编为第13集团军）与门炳岳的骑7师，高桂滋的 “准中央军”第17军，察哈尔省主席刘汝明的第143师。
8月，国共第二次合作达成协议，阎锡山同意由牺盟会组建新军——山西青年抗敌决死队和太原工人武装自卫队。9月20日，又成立第2战区民族革命战争战场总动员委员会，组建新军暂编第1师，以续范亭为师长。
1939年12月初，阎锡山配合蒋介石发动了第一次反共高潮，公然制造了“十二月事变”(晋西事变）。“十二月事变”后，阎锡山借机要求扩军，国民政府同意了他的要求。他将原有的2个集团军、5个军扩充为4 个集团军、8个军。
抗日战争中阎锡山扩军后部队编制序列(1940 年）
总指挥阎锡山
第6集团军 总司令 陈长捷
第19军 军长 刘绍棠
第68师 师长 李修礼
暂编第37师 师长 刘效增
第23军 军长 梁春溥
第73师 师长 高倬之
暂编第39师 师长 鲁应禄
暂编第40师师长郭熙春
第7集团军总司令赵承绶
第33军军长于缜河
第71师师长樊钊
暂编第41师师长陈震东
暂编第42师师长温冬生
第34军军长王乾元
暂编第43师师长刘谦
暂编第44师师长赵恭
暂编第45师师长王凤山
第8集团军 总司令孙楚
第43军军长赵世铃
第70师师长石作衡
暂编第46师师长周建祉
暂编第47师师长王维祯
第61军军长梁培璜
第69师师长刘谦
第72师师长高金
暂编第48师师长娄福生
第13集团军总司令王靖国
第83军军长孙福麟
暂编第49师师长卫玉昆
暂编第50师师长樊德鸿
骑兵第军军长温怀光
骑兵第2师师长沈瑞
骑兵第4师师长陈济德
炮兵司令部司令胡三余
炮兵第23团团长侯殿成
炮兵第24团团长李春元
炮兵第27团团长于泽
炮兵第28团团长阎作霖
炮兵干部团团长金振声
太原绥署工兵指挥官李乐兵
工兵第1团团长程继宗
工兵第2团团长孟子哲
政卫第1师师长雷仰温
政卫第2师师长李国枢
第1游击纵队司令郝士文
第2游击纵队司令韩步洲
第3游击纵队司令武世权
第4游击纵队司令谢克俭
第5游击纵队司令滑廷壁
第6游击纵队司令刘君瑜
1940年2月，中国共产党为了维护抗日民族统一战线。促使阎锡山继续抗战，派王若飞、萧劲光与阎谈判，确定以汾阳经离石到军渡的公路为晋西北与晋西南的分界线，晋西北为八路军和新军的活动区域，晋西南为晋绥军的活动区域。这在一定程度上恢复和保持了中共同阎锡山的统一战线关系。
11月，阎令其第7集团军总司令赵承绶根据“亚洲同盟，共同防共，外交一致，内政自理”的原则，与日本山西派遣军参谋长楠山秀吉谈判，达成日方为阎锡山装备30个团的口头协议。 1941年6月，日军将孝义县城让给阎军接管。
8月11日，赵承绶代表阎锡山与日本华北派遣军参谋长田边盛武以及楠山秀吉等在敌占区汾阳县城内签订了《日阎停 战基本协定条款》（俗称《汾阳协定》），商定双方停止敌对行动，阎通电脱离重庆国民政府，日将山西政权交阎并为阎军提供武器装备等。会后，阎在敌占区太原、汾阳、临汾等地设立了办事处。至此，阎锡山已由联共抗日转变到联日反共的危险境地。
1945年8月10日前后，阎锡山得悉日本将接受无条件投降的消息后，即派赵承绶到太原与日军头目商定：日军在原防区防堵共产党及八路军并听候阎锡山受降。30日，阎在太原宣布“行者”(抗战人员）和“居者”（汉奸）同样有功，并委任伪省长苏体仁、冯司直、王骧为高级顾问或高级参事，将伪军改编为5个“省防军”。其主要编制序列是：
以太原附近及其他地区的残余日伪军编为山西省防军第1军，赵世铃任军长，下辖第1、第2、第3师；
以山西省保安队7个直属大队和雁 门、河东两道各县的保安队编成第2军，赵瑞任军长，赵晋藩任副军长，下辖第4、第5、第6师，由秦良骧、李勃、汤家谟分别担任师长；
以华北绥靖军第12、13两个集团军及上党道保安队编成第3军，杨诚任军长，何炳任副军长，下辖第7、第8、第9师，由何焜、段炳昌、杨志玉分别担任师长；
以冀宁道保安队、太原日伪急进建设团和阎军汾南游击队改编成第4军，王乾元任军长，下辖第10、第11、第12师，由邢震华、聂士庆、谢子明分别担任师长；
以骑4师与大同一带的日伪警察及由晋西前去的杂牌部队编成第5军，韩步洲任军长，下辖第13、第14、第15师，由王元令、张佐汉、安钦分别担任师长。
同年底，因蒋介石借口“省防军不属国防军”，拒绝拨付军费，阎锡山被迫撤销了省防军，又以省防第2、第3军的架子，另行成立了第8、第 9、第10独立总队。同时，又以日伪阳泉矿警队为基础，成立了独立第10总队，以荆谊为总队长。而省防第1军因收编人数无几，终未成立；第4 军是在成立之际，被分拨给晋绥各军，以补缺额；第5军不久即与骑4师合并为33军的38师。
下一节：晋绥军在解放战争中的编制
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