到南门附近，集中炮兵旅两个野炮团和一个山炮团的炮火，强攻破城，消灭太原城里日军；第四旅隐蔽开向太原城北面，切断同蒲铁路，准备迎击可能由同蒲线南下支援的敌人；第五旅在西门方向设防，准备迎击追击陈大勇晋西兵团的日军。至于东面，刘一民命令张海涛率警卫团在东门设伏，随时准备伏击太原城里出逃的日军。
这个计划是参谋处针对日军现在在太原布防情况作出的，这个时候，太原兵力空虚，加上日军狂妄自大，从内心里看不起中国军队，因此，太原城外并没有多少日军，原来日军大部队在时临时构筑的工事，由于几乎是全军出征，绝大部分都空无一人。鉴于这种情况，刘一民根本就不会啰嗦，决心利用敌人的骄狂和没有防备，集中主力突破南门，进而向市区发展，在较短时间内解决战斗。然后再根据敌情变化，决定如何迎击敌人。
由于大部队行动，再隐蔽也不可能完全躲过敌人的眼睛，因此刘一民选择了强行攻击突破，也趁势检验部队训练城市攻坚战的效果。
接到命令后，各部队迅速分路向太原隐蔽急进。
从清徐西北到太原城下，本来就几十里路，但由于要隐蔽作战意图，部队不能打火把，行军速度很慢。后来，刘一民见这样下去，等到太原城下时间就晚了，加上会增加非战斗伤亡,更是让刘一民不能接受，于是，刘一民就命令各部队打起火把，加快行军速度。
夜里2点，教导师各旅都已抵达太原城下。
高原和袁国平抵达南门的时候，第一旅各团都已经进入攻击阵地。高原马上命令联系师炮兵旅，炸开太原城南门，全师攻击太原。
笠原幸雄少将安排好各部队攻击计划后，就去上床休息了。可惜的是，眼睛都没有闭上，就被紧急军情给喊起来了。
从各部队报告情况看，支那军已经合围太原，笠原幸雄少将心里又喜又悲：喜的是自己料敌先机、算准了支那军的动向；悲的是太原城里兵力空虚，不知道能否阻挡住支那军的攻击。
但是，作为久经战阵的笠原幸雄少将，自然知道堵截住支那军队第一波攻击的重要性，因此，他严令独立混成第一旅团各大队全部上城墙，在他想来，支那部队缺乏重炮，绝对不可能炸毁城墙、攻入太原的。
一九三七年十二月二十日凌晨两点二十分，八路军教导师各部队抵达太原城下，师炮兵旅在师长刘一民命令下，将两个野炮团、一个加强的山炮团、一个75中型迫击炮团全部推到太原城下。
炮兵旅长李昌、政委王山柱，再三交代炮兵观察员校正太原城墙和南门敌人火力点，到了两点五十分，自认为各炮团包括中型迫击炮团都已准备到位，李昌和王山柱双双向刘一民报告：“报告师长，炮兵旅已做好炮击准备，有绝对把握在第一波攻击中炸毁城墙，打开太原南大门。请师长下令攻击！”
此时，刘一民已经到达了晋祠，将师部安置在晋祠。接到炮兵旅报告后，刘一民和罗荣桓简单会商，认为从战略上讲，夺取太原的时机已经成熟。现在，已经到了挥动主力杀入太原，全歼日军驻守太原的第一独立混成旅团的时候了。于是，刘一民命令曾中生马上到第一旅去，蔡中到第二旅去，在炮兵旅轰开城墙后，，将主力全部投入缺口，指挥部队向纵深发展。
蔡中提出，如果我军攻击太原不顺，招致日军从晋北和晋东娘子关方向来援，应该怎么办。
刘一民斩钉截铁地告诉他，一是山西是我们八路军的，任何人都夺不走；二是日军现在已被我军调往晋南、晋东、晋西三个方面，短期一、二天内，日军到不了太原；三是假如日军向太原进军，我军有绝对把握将其重兵集团消灭在太原周围。
公元一九三七年十一月二十日凌晨三点，后世军事教科书上许为经典战例的太原偷袭战终于打响了。
教导师炮兵旅旅长李昌是这样向干部们动员的：“同志们，师长要打太原战役，要把太原从鬼子手里夺回来，这个决心就是我们全旅当前最大的战斗任务！鬼子不可怕，怕的是鬼子够狡猾！但是，不管鬼子多么狡猾，只要师长说让他三更死，我们就不能让他活到四更!全旅听我的命令，向太原城南城门，一发试射！”
