当晚，第8纵队主力攻歼祁县守军后，也兼程北上，进入太谷以北地区;吕粱军区部队进到榆次以西地区。至此，第1兵团等部将赵承绶集团全部包围在大常、小常等村镇东酉约10公里、南北不足5公里的狭长地域。
8日开始，赵承绶集团分路向榆次，徐沟方向猛烈攻击，企图突出重围，但连攻两日未逞。为歼灭赵承绶野战集团于榆次、太各、徐淘地区，徐向前调整部署，于10日晨发起总攻。
第13纵队和第8纵队分由西北、西南方向进攻;太岳、北岳、太行军区部队分由东南、东北方向进攻。各部队紧缩包围，勇猛穿插，分割围歼，并打退敌军多次反扑。
16日晨，赵承绶野战集团在空军掩护下再次向东北方向突围，阎锡山派出4个团到榆次接应，均被击退。第1兵团等部乘机突入其阵地，激战至下午，全歼其野战军总司令部和第33军(缺暂编第38师)、第34军(缺暂编第45师大部)、暂编第10总队等共3万余人，俘赵承绶，击毙元泉馨。
包围太原赵承绶野战集团被歼灭后，晋中地区各据点国民党军纷纷沿同蒲铁路向太原撤逃。太各守军暂编第9总队2000余人逃至东、西内贾地区时，被第8纵队和太岳、吕梁军区部队各一部歼灭。
平遥、介休、汾阳、孝义的国民党军向文水以北地区集结，企图逃回太原，第1兵团等部乘胜追击，先后歼灭暂编第9总队、第43军军部、第70师全部和第61军军部、第69师、暂编第37师、第40师各一部。
从忻县南逃太原的暂编第38师，被晋绥军区部队全歼丁小豆罗村地区。
21日，华北军区第1兵团等部直通太原城下，完成了对太原的包围。此战，是中国战争史上灵活用兵、以少胜多的著名战役，徐向前率领仅以地方部队为主的6万人，连续作战一个月，一举歼灭国民党精锐之师10万之众，堪称用兵奇略，深得毛**的赞赏。
晋中战役历时40天，解放军连克县城14座，歼灭阎锡山野战军总司令部、5个军部、9个师、2个总队及保警团队7.4万人，民卫军等2.6万人，其中俘敌80770人，毙伤19600，共计100370人，为尔后夺取太原创造了有利条件。
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48年夏，驻山东省国民党军由于连遭失败，被迫退守济南、青岛等城市，以一部兵力守备津浦铁路(济南-徐州)中段各要点，支撑山东残局。中共中央军委指示山东兵团出击津浦铁路中段，由北向南逐步歼灭泰安至临城(今薛城)各点守敌，进逼徐州，以孤立济南，从战略上彻底解决山东问题。并促进中原地区形势的好转。