與此同時，八路軍120師則是對神池之敵發動了全方位的進攻，這一次120師是動真格的了，將全師寶貝一樣的幾十門火炮全都拉了出來，直接對神池縣城展開炮擊，那架勢直接震懾住了神池的守敵。
這一夜註定無眠，根據義井鎮、神池、太平莊一線傳來的訊息，在這一線至少出現了兩到三個師的支那軍隊，而且都是戰鬥力強悍的精銳。這個訊息讓阿部規秀等人震驚之餘不由的有些後怕，要是這些支那軍隊掉頭北上攻打大同，那後果不堪設想。
儘管大同城防禦工事完善，雖說只有一個大隊的守軍，但是卻有大量的在鄉軍人組成的開拓團，真要是打起來堅守十幾天倒是不成問題。
但是大同附近可是有大量的株式會社，他們在哪裡開煤礦、鐵礦，加起來少說也有幾千人，其中不乏三菱、住友這樣的大財團，要是他們這些株式會社再出問題的話，國內肯定不會放過他們的。
更何況大同城外礦區可是關押著將近五萬支那戰俘和勞工，這些人都是大日本皇軍免費的勞動力，一旦被支那人救出去，短時間內那裡找這麼多礦工來。所以說現在他們不僅僅是擔心大同城被攻破，更擔心中國各部隊出現在大同城外。
原本阿部規秀還想等一等再做決定，畢竟對於二戰區將近五個師的兵力已經完成了最後的合圍，只剩下臨門一腳了，現在要是調兵北上的話實在是太可惜了。
但是駐蒙軍司令部發來的一封電報卻讓阿部規秀不得不撤兵，因為偏關、河曲、清水河等縣已經落入敵手，皇協軍騎兵第五師、宮本大隊、小笠原大隊很可能全部玉碎。
駐蒙軍司令部之所以這麼快就知道了訊息，是因為阿部規秀的那封電報起了作用。接到阿部規秀髮來的電報之後，駐蒙軍司令部先是用普通密碼本和偏關、河曲等地的守軍聯絡，並沒有發現異樣。
但是當他們以密語詢問的時候有幾個縣的守軍就回答不上來了，經過多方排查，駐蒙軍司令部終於確認偏關、清水河、河曲三地已經落入中國人的手裡了，守軍失去了聯絡，同時失聯的還有南下增援的偽蒙古軍騎兵第五師。
做出這樣的判斷之後駐蒙軍司令部大驚失色，這幾個縣的守軍雖然不是很多，但是加起來少說也有三千人，再加上偽蒙古軍敵兵第五師的三千四百餘人，總兵力應該不少於六千四百人。這麼多人就算是支那人出動幾萬人也得打幾天才行，怎麼可能無聲無息的就被消滅了。
最後駐蒙軍司令部結合阿部規秀髮來的電報，推斷出肯定是察南地區的馬錚所部秘密南下了。駐蒙軍司令部當即致電前沿指揮官阿部規秀，讓他務必要小心馬錚所部，如果事不得已就立即撤兵。
畢竟蓮沼潘閣下的遺體再重要那也比不上活著的人重要，要是因為搶一具遺體而導致上萬人全軍覆沒的話，那可就真的是得不償失了。
接到駐蒙軍司令部的電報之後，阿部規秀不敢怠慢，重新在地圖上審視了半天，最終做出一個艱難的決定——撤兵！
1938年6月5日凌晨，駐紮在五寨縣城的六千多日軍精銳突然連夜離開開拔，連夜北上。
馬錚一直在密切關注日軍的動向，阿部規秀那邊剛剛一有動靜，馬錚所部便停止進攻，主力撤出陣地。
5日上午8點多，阿部規秀所部進駐寧武關，隨後偏師一個完整的步兵聯隊出兵義井鎮增援井上大隊，與馬錚所部在李家坪激戰數小時，最後，馬錚所部撤出陣地。
當日正午時分，援兵與義井鎮的井上大隊匯合，隨後全軍原路返回寧武關。
6月6日，阿部規秀指揮所部八千餘人離開寧武關，一路向北直接開往神池縣，與神池縣的守軍匯合之後大軍並沒有停留，馬不停蹄的一路北上，並且於當天晚上返回了朔縣縣城。與此同時，南線的109師團孤掌難鳴，也與同日撤兵，至此持續了整整17天的晉西北攻防戰圓滿結束。