1946年6月，蒋介石对各解放区发动全面进攻。

在华北，国民党军对晋察冀解放区首府张家口形成东西夹击之势.

计划首先占领承德和冀东地区，然后以主力夺取张家口，控制平绥、同蒲铁路及平汉铁路北段，分割我晋绥、晋察冀与东北解放区，而后以优势兵力各个击破各区我军。

针对蒋介石的军事进攻，毛泽东提出在北线夺取“三路四城”的作战计划：

即以晋察冀野战军主力和晋绥野战军主力协同作战，逐一占领平汉、正太、同蒲三路和保定、石门(石家庄)、太原、大同四城，而将冀东、热河作为钳制方向。

6月上旬，晋绥军区为反击阎锡山部对太岳解放区的进攻，争取主动，首先打破阎锡山、傅作义的挑衅和威胁，以解除西顾之忧，与晋察冀军区一部在同蒲路北段发起晋北战役。

之后，我军收复五台、代县等晋北十余座县城，造成对大同孤立态势，为发起大同战役创造了有利战机。

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大同是我国著名煤都，位于张家口西南，是平绥、同蒲铁路的连接点，连接晋冀的交通要冲，是晋北战略要地，历来为兵家必争之地。

大同作为被阎锡山控制的晋北唯一据点，横亘在晋绥及晋察冀两根据地中间，已成为阻碍我晋察冀与晋绥两解放区连成一片的唯一障碍，拿下大同即可使两根据地连为一片。

所以晋察冀、晋绥军区决定发起大同战役。

晋察冀和晋绥军区联合组成大同前线指挥部，由张宗逊任司令员，罗瑞卿任政治委员，晋察冀军区第3纵队司令员杨成武任副司令员。

联合指挥部统一指挥晋察冀军区3个纵队和晋绥军区4个旅，加上地方武装共13个旅、47个团、10万大军，夺取大同。

具体部署：以15个团组成攻城集团，担负夺取大同任务；

以32个团组成阻援集团，位于绥远省(今属内蒙古自治区)集宁附近的卓资山、土城子、商都、凉城地区，担负阻击傅作义部增援任务；

大同驻有官阎锡山所属第43军暂编第38师，东北挺进军骑兵第5、6师，以及地方保安部队。加上由包头空运来的交警第3大队，总兵力约1.9万余人。

大同外围作战于1946年7月31日开始。晋察冀第3纵队8旅在第1、5军分区部队配合下占领里八庄、秀女村，切断了大同至怀仁间铁路。8月1日攻占毛家皂，歼守军一部。

2日晨，大同守军千余人在8辆坦克的支援下向南出动，企图接应怀仁守军，当进至白家窑子时，遭第8旅顽强阻击，经整日激战，歼其一部，缴获坦克1辆，其余缩回大同。

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当晚，怀仁守军暂编第38师3团1500余人分路北撤，沿途遭我第8旅等部截击、迫击，被歼千余人，残部撤至大同。

4日，第1军分区部队进占口泉，守军亦撤至大同。第8旅继续攻占城西的马军营、五里店。

5日，教导旅在御河东岸攻占海力村。随后该旅即按计划开往新堂地区阻援。

至此，第8旅、教导旅及第1、5军分区部队在大同外围共歼国民党军2000余人。

由于后备兵力不足，未能将大同外围守军分割包围各个歼灭，使其得以收缩集结于城内及近郊。

8月7日，前线指挥部重新调整部署，确定以南北两关为主要突击方向，向心攻击。

各部经过1周的训练和准备，于8月14日黄昏对大同城郊和四关发起攻击，当各部继续向纵深发展时，遭守军顽强抵抗，进攻受阻。

前线指挥部鉴于一举攻克大同的预想不易实现，遂决定采取逐步压缩、稳扎稳打战法，大力改造地形，攻占一点即巩固一点。

至9月1日，大同外围据点已被完全肃清，各部进逼城下，开始坑道作业，准备攻城。

8月10日，蒋介石为督促傅作义增援大同，将原属第2战区阎锡山所辖的大同划归傅作义第12战区管辖。傅作义于是决定增援大同。