1937年10月13日，日军向忻口地区中国守军发起全线攻击。12日下午光景，已有一部日军向界河铺一线发动试探性的冲锋，被击退。著名的忻口战役正式展开。
12日夜间，日军第5师团第21旅团一部已进入攻击出发位置，13日拂晓前，悄悄运动到守军备阵地前约半公里的地方。同时，中国守军全部进入阵地，官兵们隐蔽在战壕里等待恶战的来临。
这天夜里，四周十分沉寂，如果不是偶尔响起的零星枪声打破难耐的寂静，会使人觉得这样的夜晚多么像家乡的夜晚。田野里有雾气蒸腾，因守军的阵地都设在较高的山梁上，小风吹过，头顶的雾气很快消散，所以，横躺竖卧在露天工事里的士兵睁开眼睛，能够清晰地看到满天的繁星。
天亮了，各级指挥官透过望远镜——最前沿的人不需要望远镜，凭肉眼就能看清云中河北岸日军黑洞洞的炮管。此时，不用长官命令，士兵们都已进入自己的射击位置。
血红的太阳终于从五台山的那一面升起，山下田野里的薄雾迅速消散。一连串炮弹出膛的声音未及传过来时，云中河北岸日军数十门大炮射出的炮弹已落至南岸守军面前。在东至南郭下，中至界河铺、南怀化，西至南峪、朦腾的10多公里长的战线上，炮弹爆炸的火光和浓烟冲天而起。与此同时，南岸中国守军的炮弹也射向敌阵，但效果欠佳，暴露后的炮位遭到日军更为疯狂的还击，初次炮战即有不少大炮被击毁。约半个小时后，日军的炮火集中射击南怀化至新练家庄一带，这说明日军将向这个地段发动重点攻击。
炮弹扬起的尘土还未落下，大约20多架日军飞机从高空俯冲下来，对一些重要攻击目标反复轰炸、扫射。环绕界河铺、南怀化、新练家庄之间的红土山梁顿成一片火海。
南怀化位于红土山梁北端的西侧，因处在北云中河南岸，又名河南。这个约有200多户人家的村子坐落在沟口，东距忻口直线距离二三公里，因为该村与云中河之间有相当宽的开阔地带，是进军云中河南的理想桥头堡，而从村东的沟口一直上去，便是忻口中间地区的制高点，所以，南怀化及其附近的山地争夺战成为战役之初最激烈的地方。
日军的炮火向后延伸，然后步兵在坦克和装甲车的掩护下强行从云中河徒涉，此时，部署在滩头阵地上的守军轻重机枪一齐发射，他们身后的战防炮也喷吐出火焰，日军步兵纷纷中弹，鲜血染红了云中河水，坦克和装甲车接二连三被战防炮击中，歪歪扭扭瘫在河岸上。作为第9军主力被配置在南怀化正面的第322团很快打退了日军的第一次冲锋。阵地上的硝烟还未散去，郝梦龄便来到了南怀化。他对第322团团长戴慕真说：“戴团长，赶快加修工事，越坚固越好，敌人的攻击被打退后，很快会发动第二次冲锋，应赶快做好准备！”
第322团共有官兵约2000名，3营的阵地在南怀化西南方向云中河岸边，2营在南怀化东北面的几道山梁上，1营作为团预备队随团部在南怀化村内。郝梦龄离开第322团阵地不久，对岸的日军集中炮火再次猛轰南怀化及其附近的高地，第322团前沿各部大量伤亡。接着，日军第21旅团约1个联队的兵力伴随坦克、装甲车很快涉过齐腰深的云中河，冲入第322团阵地。该团2、3两个营在人数并不占优势的情况下，顽强拼杀，但是，日军怎么也打不退，一线阵地开始动摇。这时，团长戴慕真命令1营上去增援，同日军展开白刃战。然而，不到半个时辰，1营也伤亡过半，全团被迫退到南怀化村里与日军展开村落战。
这天虽是个晴朗的天气，但南怀化却浓烟蔽日，冲杀声响彻河川和山岗，遍地的血光刺人眼目，景象宛若地狱。仅仅半日工夫，双方在南怀化遗尸上千具。
过午时分。第322团伤亡过大。又被迫退出南怀化，占领村南的小高地据守。团长戴慕真身上沾满了尘土和硝烟，他十分难过地对团副赵子立说：“咱322团是9军的主力，军长和师长才把咱们放到最重要的地方，可是，才半天时间，就丢掉了南怀化，咱们怎样向军长和师长交代？”戴慕真几乎要哭了。赵子立说：“团长，这么快就丢掉南怀化，弟兄们都不甘心，不如趁敌立足未稳，把南怀化夺回来。”戴慕真说：“对！应该马上反扑。我们两人和3个营长都要上！”
他们马上将残部整理一下，官兵们呐喊着冲向南怀化，同日军逐屋逐院进行争夺。终于将日军赶出村子。但是，日军第42联队一部前来增援，大批日军蜂拥而至。激烈的战斗重新使小小的南怀化变成一片血海，团长戴慕真、团副赵子立和3个营长均负伤被抬下去，第322团随即再次退出村子。
由此，忻口防御阵地被日军打开了一个缺口。
忻县。卫立煌站在前敌总指挥部的院子里，北面传来的隆隆炮声不费劲就能听到。已经有不少百姓开始出城躲避，房东杨老先生问他：“总司令，我们一家走不走？”卫立煌说：“老先生，不要慌张，什么时候我走，你们再走不迟。”
入夜，郝梦龄从前线打来电话，报告本日战况，当卫立煌得知南怀化已失陷时，当即严厉地说：“该地是忻口正面的锁钥部，又是与友邻部队的结合部，它的丢失影响甚大，必须恢复！”
郝梦龄坚定地表示：“请总司令放心，我一定组织部队尽快夺回南怀化！”放下电话后，卫立煌吩咐通信兵叫通南京的长途电话，直接向蒋介石报告忻口战况。蒋介石连日被上海方向的战事困扰——此时，在上海，中日两军正倾其全力在蕴藻浜、大场、南翔等地激战，双方每天的伤亡人数数以千计，而来自山西的消息同样使他感到问题的严重。一些颇有见地的舆论认为：“晋北之战，乃华北抗战胜败之门”、“实际上守忻口即是挽救山西危亡”。蒋介石则很担心日本人沿着元朝忽必烈灭南宋的战略，由山西，经汉中，入四川。后来蒋纬国先生著文认为：“如果日本人到西南，从云南、贵州到两广一带，我们即使保有南京、上海，这个仗也打不下去。”
在电话里，蒋介石告诫卫立煌：“卫总司令，请你一定严令所部坚守阵地，并把失去的阵地夺回来。你速向各部传达我的命令，无论军长、师长，都要上火线，退者处以极刑！”
13日晚上，占领南怀化的日军乘势又攻占了村子东南高地的一部分。在夜幕的掩护下，第322团的残余官兵曾对个别山头进行了偷袭。已经受了轻伤的团长戴慕真组织了一个100余人的奋勇队，委任3营11连少尉排长牛坤山为队长，并写下一条手谕：向左翼山头之敌攻击，攻克后官兵各晋三级。牛坤山在出发前告诫奋勇队员：“无论何人，没有我的命令不准开枪，只准你们随我向山顶奋勇前进。”不长时间，奋勇队便到达半山腰，他们投出一排排的手掷弹，然后一个冲锋，拿下了这个山头。牛坤山右臂被弹片击伤骨折，他以左手持枪指挥战斗。但立足未稳，日军一个反击又将他们赶下山头。
第322团已经没有能力再行反击。
这天夜里，中央兵团副总指挥、第61军军长陈长捷来到忻口后沟第9号窑洞。陈长捷比郝梦龄大1岁，他个头比郝梦龄矮不少，但显得精干。他们两人商谈后决定，紧急调第61军、新编独立第4旅和第21师于14日凌晨5时反击南怀化。
14日凌晨3时，郝梦龄即赶到第322团。经一昼夜的激战，第322团已残破得不成样子，团、营、连长非伤即亡。郝梦龄趁这个间隙亲自对该团进行整编，将这个团合并成一个营，改称第322团第1营，任命2营营副翟洪章为营长。然后，全营人员集合，郝梦龄站在一个高坡上，用极其悲壮的语调说：“先前我们一团人守这一个阵地，现在我们剩一营人还是守这个阵地。我们一天不死，抗日的责任就不算完。我出发前已在家里写下遗嘱，不打败日寇决不生还。现在同你们一起，坚守这块阵地，决不先退。我若先退，你们不论是谁都可以枪毙我。你们不论是谁只要后退一步，我立刻枪毙他！你们大家敢陪我在此坚守阵地吗？”
回答声像雷鸣一般：“誓死坚守阵地！”
郝梦龄高兴地说：“将有必死之心，士无贪生之意。这句格言，只有在凶杀恶战中才能体会出来！”
夜袭敌阵刚刚负伤归来的2营5连上尉连长秦福臻看到了这一幕。40多年后，他回忆说：“将军之豪言壮语感人至深。当时情景在我脑海里留下了终生不可磨灭的印象。”
十几天前从平型关撤下来的李仙洲第21师又加入了中央兵团的战斗序列。在南口和平型关与日军作战时，约有1万人左右的第21师已经损失了2000官兵。
14日凌晨5时，天刚蒙蒙亮，李仙洲率两个团到达南怀化东南高地。此时郝梦龄匆忙赶来督战。而原定一同出击的第61军和独立新编第4旅尚未到达，郝梦龄决定不再等待，就用这两个团反击南怀化。他严令李仙洲：“限3个小时夺回！”
出击的信号未及发出，正面的日军却先行发动了攻击，其目的是继续扩大南怀化突破口，并夺取制高点——1300高地。猛烈的炮火纷纷落在第21师的前进阵地上，部队大量伤亡。
日军的这一举动出乎郝梦龄的预料。按照常规，在遇到日军集中力量突击的情况下，本应组织部队转入防御，顽强抵抗，待日军被击退后再行冲击。但是，郝梦龄收复南怀化的心情太急切了，他命令第21师，不管敌情如何，立即发起反击。
上千名官兵从各个方向冲出战壕，密集的枪弹打得他们抬不起头来，中弹者成片成片地倒下，并向下翻滚。侥幸冲过火网的人则处在日军步兵的包围之中。双方拼杀成一团。
站在李仙洲稍后一点的郝梦龄突然看到李仙洲的背部有血液渗出。郝梦龄问：“李师长，你受伤了！”
李仙洲说：“没事，好像是什么东西碰了我一下。”郝梦龄：“还说没事，子弹都从你背后穿过来了！”
郝梦龄急忙从口袋里拿出一包云南白药，让李仙洲吃下。军医赶来包扎时，李仙洲倒地昏迷。但往担架上抬时，他又苏醒过来，大口地喘着粗气：“刚才我不是死了吗？”弄得周围的人哭笑不得。
军医嘱咐担架兵：“刚才师长受伤，血没流出来，抬师长下山时，最好头朝下，这样可以把淤血控出点来。”
担架兵却不同意：“坡很陡，师长受伤严重，再让他头朝下，我们不忍心。”
李仙洲被送往汾阳的一家美国教会医院治疗，并由医术高超的院长周以德亲自手术。周以德说：“李将军，你的伤势很危险，性命就在呼吸之间。子弹从你的左胸部前面进去，从背后钻出。一般情况下，当时就没命了。看来子弹打中你时，正在你呼气之瞬间，此时心脏向回收缩，子弹便从肺叶中间穿过。若是在吸气的瞬间，子弹会打穿心脏，当时就完了。这大概是上帝保佑你吧！”
蒋介石亲笔写来慰问信：“仙洲吾弟，伤势甚重，希将每日之伤情告我，以免我挂念不止也。中正。”并发来养伤费5万元。
后来李仙洲用这笔钱买了药品，用于本师受伤官兵的治疗——李仙洲这人平时很注意爱护部下。1947年，国民党第二绥靖区中将副司令官李仙洲在莱芜战役中左腿受伤被俘，人民解放军华东野战军司令员陈毅同他谈话时，特意拿了个小板凳，垫在他的伤腿下面，说：“受伤的腿需要垫高一些。”1960年，他成为第一批被共产党特赦的国民党高级将领之一。
10月14日这天，中央兵团在付出几千人的代价后，不仅未夺回南怀化，反而将整个红土山梁的制高点1300高地丢失。日军也在阵地前遗尸上千具。到处都是破碎的尸体、大片的血迹、弹壳弹片和遗弃的枪支弹药，未被炮火掀掉的没膝枯草变成了猩红色，像是刚从染缸中捞起。
日军的炮弹和飞机扔下的炸弹仍像昨日那样，倾泻在经过缩编后的第322团第1营阵地上，硝烟、弹雨、砂石、尘土搅在一起，所有的人都像瞎子一样，什么也看不见。新任营长翟洪章同5个传令兵、1名叫彭水泉的勤务兵挤在一个临时挖的隐蔽部内，一颗炮弹正好落在上面，5名传令兵全被炸死，翟洪章和彭水泉被埋在泥土和血泊之中，身上溅满了鲜血和脑浆。他们挣扎着从泥土中钻出，彭水泉说：“营长，咱们怎么办？”翟洪章说：“此刻敌人火力正猛，不能动，更不许离开阵地，如果打不死，到晚上再向各连要人，埋葬这五位同志。”
第二天，翟洪章在一张小纸片上写了份请求增援的报告，派人呈送军长郝梦龄。报告随即批回，翟洪章接过一看，上写“战在何处，死在何处”八个大字。翟洪章顿时无语。
形势愈发变得危急。15日上午，卫立煌调3个旅加入忻口正面，受到重创的第21师退出战场。这一天，守军并未主动出击，而是在原阵地与日军形成对峙，防止日军突袭。
下午，卫立煌和傅作义来到忻口后沟，他们和郝梦龄、陈长捷等人就在距前沿阵地不到2公里的第9号窑洞商讨次日的大举反攻计划。一向以沉着著称的卫立煌也显出十分的焦急。卫立煌说：“忻口之战已到关键时刻，敌人占领了中央阵地线的制高点1300高地，对我军整个防御阵地非常不利，如果不夺回来，全线就有被敌突破的危险。我和傅总司令研究了一个作战方案，请你们二位军长考虑执行。我军不能死守阵地被动挨打，唯有集中力量向敌人反击，才能扭转目前的被动局面。”
他们研究后决定，以7个旅的兵力向1300高地、南怀化和云中河以北地区出击。并再次明确，郝梦龄和陈长捷不仅是这次反击作战的正、副总指挥，也是整个中央兵团的正、副总指挥。而指挥上的漏洞，各自为战，行动不能一致恰恰是前期作战的最大危害。
这时，阎锡山从太原发来急电：“所报反攻作战计划，完全同意。夺回1300高地和南怀化者赏洋50万元……”
50万大洋不是一个小数目，阎锡山拿出了血本。
卫立煌说：“我再补充一点：凡此次作战中得胜的各部长官均请颁发青天白日最高勋章！”
战前，独立第5旅临时配属第9军参加忻口正面的防御作战。这支“杂牌”部队原是冯玉祥的西北军。忻口战役打响后，在南怀化西南一带高地防守的独5旅同样遭受到很大伤亡。16日凌晨，该旅又参加了反击1300高地的战斗，旅长郑廷珍指挥一个半团连下周围的几个山头，并冲上1300高地，加入了混战。可是，旅长郑廷珍却在混乱中身中数弹，当即牺牲。独5旅同好不容易占领高地的其他部队一起，在日军的顽强反击下最终又全部退回原阵地。
有不少独5旅的官兵抱着郑廷珍的尸体大放悲声——独5旅的弟兄太熟悉他们旅长了，郑旅长同他的老上司冯玉祥一样，性格直爽，爱护部下，没有一点儿官长架子。他平素经常和士兵接触，士兵可以和他平起平坐，可以和他摔跤比武，以至于掏他的腰包。他能叫出全旅大多数人的名字，一些老兵的籍贯和家庭情况他都能说得出来。作为一个正直的爱国军人，郑廷珍早已厌倦了内战。抗战全面爆发后，他跑到南京，代表全旅官兵向军事委员会请缨杀敌，终获批准。
部队北上途中路过郑廷珍的河南柘城老家，他电告家人在柳河东站见面。在白发苍苍的老母亲面前，他并拢双膝跪下，磕了一个响头，含着泪向母亲表示：“不打败日本鬼子誓不生还。”
部队进入忻口正面阵地后，郑廷珍曾多次对部下说：“过去自己人打自己人，死了不值得，现在和日本人打，我们拼光拼净也甘愿。如不能守住阵地，希望弟兄们一个也别回来……”
郑廷珍实现了自己的诺言。
这实在是一场极其混乱的反击。1300高地仅仅是一个凸出的山包，投入反击的兵力计有独立第5、第4、第2旅等部，这些部队虽已残缺不全，仍有数千人之众，这么多的部队投入狭窄的阵地上，而且各部又没有明确分工，没有规定联络信号和标志，加之在伸手不见五指的黑夜作战，其混乱程度可想而知，自己人打自己人的情况难以复述，日军则躲在工事内以密集的火力疯狂扫射，冲锋的官兵一不小心就要滑倒、绊倒——遍地都是浓稠的鲜血和阵亡者的尸体……
后来担任第9军参谋长的符昭骞老人对来访者说：“事后据侥幸生还的人回来说：‘当时手榴弹、步机枪声，密如过年时放爆竹。我们冲到山顶时，有人讲日本话，也有人讲中国话。打到天明，大家就散了。’”
15日深夜，零点刚过，郝梦龄叫通陈长捷的电话：“介山兄，各部反击已开始，我到前沿指挥，但战斗期间你我联系困难，有事可通过我的司令部联系。”
陈长捷说：“锡九兄，你是总指挥，不宜亲到前沿，应在总指挥部主持全局。”
郝梦龄执意不肯。陈长捷无奈地说：“那好，我也去前沿。”
两位总指挥都离开指挥所，而且又难以在前沿确定的地方见面，所以根本无法实施统一指挥，反击的失败早已在所难免。
郝梦龄吩咐参谋长王冠留在第9号窑洞协同与各部联络。身边所有的人都挽留他不要离开指挥所。他说：“我到前线督战是自己的任务，是自己的本分，不必阻拦！”
言毕，郝梦龄偕同第54师师长刘家琪、参谋处长李文沼和两个参谋走出第9号窑洞，军特务连两个班跟随。他们沿着后沟的小路上山，天蒙蒙亮时来到第322团第1营指挥所——一个高地下的土洞工事里。郝梦龄站在土洞门口，他发现独5旅阵地方向没有动静，此时他还不知道，几乎所有参与反击的部队都退出了1300高地。参谋处长李文沼说：“请军长先进洞休息。”此时不断有炮弹在近处炸响，子弹嗖嗖飞过，李文沼怕军长遇到不测。
郝梦龄瞪他一眼：“我们是来休息的吗？”
李文沼灵机一动：“参谋长有电话，请军长进洞接。”边说边上前拉他。郝梦龄一动不动：“你去接！”
然后，郝梦龄问站在身边的第322团1营营长翟洪章：“走捷径，去独5旅阵地怎么走？”
这时，郝梦龄并不知道，他所关注的独5旅已在混乱的反击中败下阵来，他平素十分敬重的独5旅旅长郑廷珍也已血洒疆场——后世的某些史料谈及此处时，说郑廷珍和郝梦龄、刘家琪一同牺牲，而事实并非如此，据众多的亲历者回忆，郑并未与郝、刘牺牲于同一地点，他们仅仅是牺牲于差不多同一个时间而已。
见翟洪章支支吾吾不想回答，郝梦龄又加重语气问了一遍。
翟洪章说：“由脚下到独5旅，必须经过一段被敌人火力封锁的小路，长有20余米，昨天我营有4名传令兵均因通过那里牺牲了。夜间偷过危险小些，白天不能过。现在天已破晓，最好还是不去。您如果要去，请绕远路。”
郝梦龄说：“时间已经晚了，再要绕远路，啥时候才能到达！”翟洪章说：“您写个命令，派人送去，不是一样吗？”
郝梦龄冰：“还是我亲自去，效果大一些。瓦罐不离井口破，大将难免阵前亡！我们走！”
话未说完，郝梦龄一挥手走在前面，刘家琪等人紧随其后。参谋处长李文沼赶紧跑上前拉着军长的手小声说：“进洞听电话。”郝梦龄吼道：“咱们都不得怕炮弹！”——这是郝梦龄留下的最后一句话。约2分钟之后，在通过一段隘路时，郝梦龄腰部连中两弹轰然倒地。刘家琪喉、胸部三处中弹，他倒地后又猛地坐起来，他是想去救郝梦龄的……
南京。黄埔路官邸。蒋介石在收听中央广播电台的广播：
中央社太原17日电：晋北战事开始以来，其战况之激烈，牺牲之重大，莫过于15、16两日忻口南怀化之一役，因这一线之进退，足以影响晋北战局整个前途，故双方均以主力死拼。经两日之酣战，敌伤亡约在4000人以上，我军亦有重大损失。尤甚惋惜者，即郝军长梦龄、刘师长家麒、郑旅长廷珍，均因身先士卒，奋勇指挥，先后阵亡。民国以来，军长因督战而在沙场殉职者，实以郝军长为第一人。国人由此可推想彼时战斗之剧烈，牺牲之悲壮，实足惊天地而泣鬼神。郝军长等死后，该军士气更为振奋，日军闻之亦甚丧胆。此役战绩决可在将来中日战史增最光荣之一页。现郝军长忠骸已运至太原，今晨在东门外革命军人公墓举行棺殓。阎司令长官对郝军长、刘师长忠勇殉职，极为哀悼。于灵柩到太原时，派34军副军长傅存怀代表前往致祭，各军政长官代表亦纷往致祭……
8天之后，汉口《大公报》发表了蒋介石的祭文：
矫矫郝君，一军独领，身先士卒，纵横驰骋，刘君继综，如影随形，我师生力，万钧雷霆，方其赴敌，宁惜一死，挺身杀贼，誓雪国耻。枪林弹雨，与寇偕亡，士气大振，无忝炎黄。
10月24日，郝梦龄的灵柩运至武汉，在汉口火车站，各界人士4000余人素车白马恭迎忠骸。在迎灵的人群里，有他顿显苍老的妻子剧纫秋和5个泣不成声的孩子。14年后，他的小女儿郝慧兰同父亲一样走上了战场，慧兰到了抗美援朝前线，成了一名英姿飒爽的中国人民志愿军战士。
11月15日，在武昌又举行了万人参加的军长郝梦龄、师长刘家琪追悼大会，然后进行了国葬，全市下半旗致哀。汉口日租界的北小路改名为郝梦龄路。12月6日，即中华民国首都南京陷落的前7天，国民政府发表褒扬令：
陆军第9军军长郝梦龄、第54师师长刘家琪、第5旅旅长郑廷珍，矢忠革命，夙著勋勤。此次奉命抗战，于南怀化之役，率部鏖战，历五昼夜，犹复身先士卒，奋厉无前，竟以身殉。眷怀壮烈，轸悼弥深，应予特令褒扬。郝梦龄追赠陆军上将，刘、郑各追赠陆军中将，并交行政院转行从优抚恤，生平事迹存备宣付史馆，用彰勋荩，而垂永久。
1938年3月12日，中共中央主席毛泽东在延安举行的纪念孙中山逝世13周年及追悼抗敌阵亡将士大会上致演说词。词中写道：
八个月来，陆空两面都做了英勇的奋战；全国实现了伟大的团结；几百万军队与无数人民都加入了火线，其中几十万人就在执行他们的神圣任务中光荣地、壮烈地牺牲了。这些人中间，许多是国民党人，许多是共产党人，许多是其他党派和无党无派的人。我们真诚地悼念这些死者，表示永远纪念他们。从郝梦龄、佟麟阁、赵登禹、饶国华、刘家琪、姜玉贞……诸将领到每一个战士，无不给了全中国人以崇高伟大的模范。中华民族绝不是一群绵羊，而是富于民族自尊心与人类正义心的伟大民族，为了民族自尊与人类正义，为了中国人一定要生存在自己的土地上，决不让日本法西斯不付重大代价达到其无法无天的目的。我们的方法就是战争与牺牲，拿战争对抗战争，拿革命的正义战对抗野蛮的侵略战；这种精神，我们民族的数千年历史已经证明，现在再来一次伟大的证明。郝梦龄将军等数十人就是为这个而牺牲了……郝梦龄将军等的热血是不会白流的，日本强盗之被赶出中国谁能说不是必然的？
