在八路军的有力支持下，忻口友军坚守20余日，日军再次陷入苦战，晋北战局一度呈现有利形势。
日军疲滞于忻口，乃采取大迂回战术，集中平汉路兵力，沿正太路西进，抄太原之背。11月2日，忻口友军被迫撤离，转移太原。
尽管忻口战役未能挽救晋局，太原终于失陷，但忻口战役中，在八路军深入敌后袭击的有力支持下，中央军、晋绥军及援晋的各地方军互相配合，顽强鏖战，创造了华北正面战场最大的战绩。整个战役毙伤日军万余人。
忻口战役中，国共两党实现了良好的合作，当时的山西战场，有全国统一战线的模范之称。卫立煌等对八路军的战绩给予高度评价，认识到八路军是“有力量的友军，最忠勇爱国的友军”，“只有和八路军亲密合作才能打胜日本”。八路军对坚持忻口的友军也给予热情的赞扬。任弼时在《山西抗战的回忆》一文中写道：“忻口战役是华北抗战中最激烈的战争，郝(梦龄)刘(家祺)两将军在前线同时作了壮烈的牺牲，卫立煌将军指挥下的全线部队虽遭受重大伤亡，毫未动摇。许多将士英勇奋斗，是值得每个同胞永远纪念的。”
回顾八路军初出晋北，装备简陋，不但从前线退下来的友军官兵见了，摇头说打不过日本人，就是一般人看到，也将信将疑。不到两个月的时间，八路军连显神威，一方面对团结、鼓舞友军，支持正面战场，发挥了重大作用；一方面武装和发动群众，为坚持华北奠定了基础。敌人南进，八路军北进。太原失守之日，八路军已收复了正太路以北、平汉路以西的20余县失地。在聂荣臻的领导下，以五台山为依托，晋察冀抗日根据地已具雏形；贺龙率领的120师主力展开于晋西北；刘伯承率领的129师，按计划进入晋东南太行山区。这一鼎足而立的战略布局，遂成为八年抗战中，在共产党领导下，华北敌后三大抗日根据地(晋察冀、晋绥、晋冀鲁豫)的起点，也是以后进行全国解放战争的强大战略后方的起点，对于中国革命，实有不可估量的意义。昔日的红军，今天以八路军的崭新姿态和战略战术，活跃于长城内外、太行南北广阔的抗日战场，成为华北人民的希望和命运所系。