1938年春，经过太原会战和（北）平汉（口）铁路作战后，日寇在华北没有再发动新的大规模攻势。在此后的3年多中，中国战场的主要交战地区逐渐南移，集中在长江流域。华北地区的日寇则以巩固已占领地区作为主要作战目的。
在华北的正面战场，第2战区部队（司令长官阎锡山）在太原战役后退守同蒲铁路以西；第1战区右翼退到黄河南岸布防，左翼第5和第14集团军则部署在黄河北岸的晋南中条山地区。由于中条山地区位置突出，日寇也部署3个师团的重兵与第1战区各部对峙。
1938年11月底，即武汉会战结束后不久，日寇大本营制定《陆军作战指导纲要》。明确今后的作战目的是“确保占领地区，促使其安定。以坚强地长期围攻阵势，努力破灭占领区内的残余抵抗势力。”
1939年9月，日寇调整在华的战斗序列，成立中国派遣军，所属部队组成4个战略集团。即以7个师团2个独立混成旅团组成第11军，部署于武汉地区。负责对国民政府军队主力进行战役级别的有限攻势，以达到战略上的保守任务。
以4个师团和4个独立混成旅团组建第13军，部署于京沪地区。负责确保京沪杭一线的治安和巩固已占领区。以4个师团和2个独立混成旅团组建第21军，部署于华南地区。负责切断国民政府的海外贸易补给线，确保广州地区的治安。
另以7个师团和12个独立混成旅团组建华北方面军，下辖第1、第12和驻蒙军三个集团军级作战单元。负责确保已经占据的华北地区安定，尤其要确保平汉、津浦、胶济、同蒲铁路交通线。
1940年6月，日寇为了便于将华北的煤炭运回国内，在石家庄至德州修建全长180公里的石德铁路，将津浦铁路和正太铁路打通。此后，华北地区的煤炭通过同蒲铁路、正太铁路、石德铁路、津浦铁路和胶济铁路运至胶东沿海，继而海运日寇本土。
占领华北，对日寇有极大的经济价值，所以日寇不惜以重兵维持华北地区的治安。但华北地区也同样是中国军民敌后游击战争最活跃的地区，1940年8月，八路军发动百团大战，主要作战目标就是破坏以正太铁路（石家庄至太原）为核心的日寇交通线。
1940年冬，日寇对八路军发起的百团大战实施报复性反击。在此期间，华北方面军内部提出中条山附近近20万国民政府军队的存在，牵制日寇3个师团的兵力。如果能够将其歼灭，则可以抽出大量机动兵力，全力以赴对付占领区内的抵抗势力。至此，华北方面军决心拔出中条山这个突出部。
中条山位于山西省南部，紧靠山西、河南、陕西交界。东西长170公里，南北宽50公里。东面是太行山、太岳山，西面是吕梁山，北面是同蒲路，南面是黄河。因北面中央地段位置更突出，而背靠黄河的南面相对平直，所以也称“晋南三角地带”。
第2战区固守中条山突出部的意义，首先在于可以拱卫西南方向的潼关、西安，其次可以拱卫黄河南岸的洛阳，又可以向北俯控同蒲铁路、晋东南，构成对华北地区日寇的战略威胁。因此成为国民政府军队在华北地区的战略抵抗枢纽，军事价值非常突出。
至1941年春季，第1战区在黄河北岸共有11个军，其中4个军部署在太行山和太岳山区，另外7个则部署在中条山地区。
中条山区的具体部署是：在背靠黄河的基础上，从西至东形成弧形纵深防御体系，第80军（孔令恂部）守备中条山西侧，警戒运城方向的日寇；第3军（唐淮源部）、第17军（高桂滋部）守备西北方向，警戒临汾方向日寇；第43军（赵世铃部）、第15军（武庭麟部）和第98军（武士敏部）守备中条山北部防线，警戒冀城、晋城方向的日寇；第9军（裴昌会部）守备中条山东侧，警戒豫北地区的日寇。上述7个军共16个师，兵力15万人。
自1938年春季开始，上述部队陆续进驻中条山。军事委员会命令守军依托有力地形抓紧构筑坚固工事，整训部队、养精蓄锐、加强战备。
然而，此后第1战区驻守中条山各部队并没有认真执行军事委员会的指令，反而做事拖沓、不求实效。原定用一年时间完成防线构筑和整训部队，结果用了两年半的时间还没有完成。不仅如此，随着正面战场交战区域南移，守军“侥幸苟安”的心态开始滋生。战前的派系之争导致各部队之间关系极为复杂。加上国民政府不能及时拨付粮饷，各级指挥官又趁机克扣，导致官兵作战意志逐渐消沉，警戒意识越来越疏忽。
在中条山会战前，日寇曾经发动过几次小规模的进攻，均被守军击退。这让国民政府军事委员会、第1战区都认为中条山防线固若金汤，日寇无法攻破。因此对南面黄河沿岸的各处渡口没有重视，导致日寇从北、西、东三面突破中条山防线后，守军无路可退、陷入绝境。
1941年2月，百团大战结束后，日寇中国派遣军召开联席会议，鉴于华北“治安”情况严重，决定从驻守京沪地区的第13军第17师团、从驻守武汉地区的第11军抽调第33师团划入华北方面军战斗序列。
华北方面军司令多田骏则将第33师团配属第1军，（该师团因上高会战期间作战失利，在中条山会战即将开始前才抵达华北。而且幸得该师团战斗力减弱，国军第14集团军在中条山会战期间，有多支部队得以从该师团的封锁线突围成功）。将第17师团部署在苏北和皖北，以替换原守备部队第21师团北上参加中条山会战。
1941年4月10日，日寇华北方面军司令多田骏在1941年度“治安肃正作战”的报告中正式提出发动中条山会战的目的，即“利用这次增兵的机会，对晋南地区的中央军，努力以大兵力作战，除图谋一扫黄河以北的中央军势力外，主要是为了今后集中力量对占领区后方根据地的抵抗势力进行毁灭战。为此方面军所属第1军彻底集中兵力，甚至不顾警备地区的治安下降，进行此次决战。”
在投入兵力上，除一直与中条山守军对峙的第36、第37和第41师团外，还包括重新调来的第21、第33和第35师团。同时，方面军从独立第9、第16混成旅团和骑兵第4旅团抽调一部参战。至此参加此次会战的日寇共63个大队，总兵力约10万人。
隶属方面军的第3飞行集团在战前还得到关东军第32和第83战队的加强，部署在运城和新乡。为了强化进攻能力，日寇此次会战集中了尽可能多的火炮，仅76毫米火炮就超过500门。
具体的兵力部署是：集中一半的兵力（35个大队），以第36、第37、第41师团和独立第9、第16旅团组成右翼（西路）兵团实施主要进攻。其中，以第36和独立第9混成旅团向中条山守军防线纵深推进，攻取中条山核心地区垣曲，将守军分割为东（第14集团军）、西（第5集团军）两段；以第41、第37和独立第16混成旅团在外围形成包围圈，待完成对守军纵深切割后，会同第36师团和独立第9混成旅团围歼中条山西侧的第5集团军（曾万钟部）。
以第21、骑兵第4旅团一部，以及方面军直属第35师团组成左翼（东路）兵团，从中条山东部防线推进；同时，第33师团和骑兵第4旅团一部组成北路兵团，会同东路兵团和西路兵团之突击集群（第36师团和独立第9混成旅团）合围、歼灭中条山东侧的第14集团军（刘茂恩部）。
1941年4月下旬，日寇各参战部队全部抵达集结位置，完成战前准备。
国民政府方面，当日寇开始向中条山增调兵力时，军事委员会就判定日寇即将在这里采取军事行动。为此军事委员会拟定三种作战指导原则，供第1战区参考：第一种是主力向黄河南岸撤退，巩固河防；第二种是乘敌集中尚未完成，先发制敌，以击破其攻势；第三种是采取机动战术，不与日寇在中条山区纠缠，主力跳至外线。
1941年4月18日，军事委员会总参谋长何应钦赶赴第1战区指挥部所在地洛阳，召集第1战区，及战区毗邻的第2和第5战区举行军事会议，商讨中条山、即晋南三角地带的作战安排。
4月20日，在何应钦的倾向下，军事会议形成决议，采用第二种作战原则，即先发制敌原则迎击日寇的进攻。为此军事委员会决定：第1战区部署在太行、太岳的4个军中，以第93军和第27军攻击日寇东路和北路兵团的身后，与中条山守军右翼第14集团军一道并会同第5战区一部攻取高平、晋城、阳城、沁水，击退日寇东路和北路进攻兵团。第2战区所属部队与中条山守军左翼第5集团军一道与日寇在晋南决战，收复同蒲铁路沿线的运城、闻喜、安邑，击退日寇西路兵团。
此外，作战会议明确规定此次会战的最低限度是确保中条山。为此，要求各部队依托山地地形以火力封锁各道路口，利用纵深地带多构筑斜交阵地，以备一点突破时，可以用交叉火力扑灭之。
1941年5月2日，军事委员会判断日寇即将发动进攻，遂命令第1战区先敌开始行动。次日，第1、第2、第5战区按照原定部署开始作出击的准备。此时，日寇的进攻提前打响。
一场被蒋介石评为“抗战史最大之耻辱”的中条山会战就此拉开帷幕。
1941年5月6日、7日，日寇航空兵连续两天轰炸西安、咸阳、潼关、郑州等地，并炸断陇海铁路。7日傍晚，日寇6个师团、2个独立混成旅团开始向中条山地区中国守军发动全面进攻。
在中条山西部，日寇3个师团又2个旅团进攻第5集团军是此次会战日寇的主要突击方向。日寇不仅装备火力上有绝对优势，在兵力数量上也超过守军的40%。
当天日落前，第41师团和独立第9混成旅团从中条山西北、绛县以南展开，在守军第5集团军和第14集团军结合部发起突击。次日晨，日寇首先在第14集团军第43军达成突破，随即又突破第5集团军第17军阵地。开始向中条山防线中枢垣曲突进，并于当晚夺取垣曲，将守军第5和第14集团军分割成东、西两部分。
同时，第36、第37师团和独立第16混成旅团在中条山西端展开，重点攻击第5集团军所属第3和第80军结合部。5月8日，日寇突破第80军右翼阵地，切断了第3和第80军之间的联系，并沿着黄河北岸向东突进，迫使第5集团军撤往二线阵地。
此时的第5集团军的3个军形势非常危急，退守二线阵地的只有第80军，第3和第17军被日寇分割包围在中条山区内。3个军已经无法形成统一防线。
5月9日，日寇逼近第5集团军指挥部所在地马村，迫使守军将指挥部东移。此时第5集团军司令部收到战区司令长官卫立煌电报：“本部已派兵2个团，在五福涧占领桥头堡阵地，并征集渡船十余只，不得已时，各军应逐次南移，从五福涧渡河。”
然而，日寇于5月9日上午已经抵近了五福涧。卫立煌所说的第14军第85师2个团与日寇激战一昼夜，最终无力支撑，于10日晨放弃五福涧，撤回南岸。
同时第80军孤守的第二道防线也已经无法支撑，该部于10日开始奉命渡河南撤。其新编第27师（王竣部）负责掩护主力渡河，该师坚守阵地，死战不退。最终师长王竣、副师长梁希贤、参谋长陈文祀全部壮烈殉国。第80军直属部队和第165师得以撤至黄河南岸。
第3和第17军则陷入连日苦战，后援无继。为保存力量，第1战区和第5集团军命令第3军向西北方向、第17军向西，以团为单位分散突围。但日寇已经在外围设置层层围堵，各部在突围途中每每与日寇遭遇，伤亡极重。后各部采取昼伏夜出，利用夜晚摆脱日寇，隐蔽西进，终于在夏县、安邑、闻喜一带突破日寇封锁线，于5月19日越过同蒲铁路，进入第2战区防区。2个军各有约4个团的兵力最终脱险。
没有突出重围的部队大部分被日寇消灭，另有一部分化整为零坚持在中条山内游击。第3军军长唐淮源因突围无望，在中条山区自裁殉国，所属第12师师师长寸性奇于5月15日在突围途中牺牲。
在中条山北部，守军第43军、第15军和第93军第10师也在5月7日傍晚遭到日寇的攻击。如前所述，第43军左翼（和第5集团军的结合部）在遭到日寇第41师团打击后，于次日放弃一线阵地，向后撤退。
其右翼友邻第98军（武士敏部）则顶住了日寇北翼兵团第33师团的进攻，坚守阵地不退，顽强抗击。日寇随后一再增兵，向第98军轮番进攻，至5月13日才突破第98军防御阵地，攻占董封。
此时战场态势已经恶化。第98军左面的第5集团军已经崩溃，日寇东路兵团已经攻占邵源，将第14集团军截成两段。第98军、第15军和第93军第10师（临时划归第98军指挥）被孤立在邵源、封门口、济源以北，与集团军指挥部的联系被切断，补给也中断。
当天第14集团军接到战区指挥部命令，各部向中条山以北沁水、冀城突围。接到命令后，第14集团军司令刘茂恩命令第93军第10师留守一部在阳城附近游击；第98军留守一部在董封附近游击；第15军留守一部在横河附近游击，牵制各方向日寇，各军主力立即沿董封、沁水向北面突围。
自5月14日，各部开始行动，突围部队冲破日寇层层拦截，并多次遭遇日寇毒气弹攻击，仍拼死突围。至5月20日，第93军第10师、第98和第15军各一部与八路军太岳军区部队会合，进入沁水以北地区脱险。
第14集团军所属第43军在后撤途中一度和集团军司令部失去联系。后该部自行化整为零，向西北方向第2战区防区突围。途中第70师师长石作衡率部在丁家洼突围作战中不幸中弹殉国，该军军长赵世铃因作战不力，于战后被撤职查办。
第14集团军司令部因突围路线全部被切断，只得继续率领第15、第98、第93军留守游击部队和第9军散落的部队与日寇周旋。此后半个月，该部辗转中条山区，最终于6月初趁夜色分批越过日寇封锁线，或南渡黄河，或北撤与退往沁水的部队会合。
在中条山东部，日寇东路兵团包括第21、第35师团和骑兵第4旅团一部。5月7日，日寇在飞机、战车、火炮的支援下向西突击。守军第14集团军第9军（裴昌会部）依托阵地抵抗。5月8日，日寇从第54师（王晋部）阵地突破，攻占孟县，当晚又攻占济源。第9军退守封门口预设阵地。
此时日寇西路兵团已经攻占垣曲，将第5集团军和第14集团军分割，第1战区司令长官急令第9军放弃封门口，由黄河北岸关阳渡过河，在南岸担任河防。第9军所在的封门口距离关阳渡不远，但日寇发现了第9军的企图，遂集中航空兵对第9军实施空袭，该军直属部队和第54师直到10日深夜渡过黄河，第47师（郭贴珩部）、新编第24师（张东凯部）则被阻隔在北岸。
5月11日，日寇航空兵将渡口、船只全部炸毁，两师已经无法渡河，不得已掉头向北，与第14集团军指挥部取得联系，随同第14集团军其他部队坚持在中条山游击，直到跟随第14集团军一同突围。
大规模行动结束后，日寇开始在中条山反复搜索、扫荡残留的守军。至6月上旬，战斗基本结束。
此役国军阵亡4.2万人、被俘3.5万人，纯减员50%，突围部队另有9900人负伤。
日寇此役阵亡仅673人，负伤2292人。
中日双方战损比约1:30。
