前所建造的国防永久工事构筑防线，扼守山西门户。

    负责追击中国军队的是日军察哈尔派遣军中筱原诚一郎的独立第混成旅团。他们紧紧地跟在傅作义所部后面，试图追上傅作义，但是在进兵到门头沟时就已经发现了前方柴沟堡有中国军队防线。于是独立第混成旅团立即停下来，调兵遣将，准备强攻柴沟堡。然而当日军即将进攻时，却发现正面的中国军队已经撤退，于是日军迅速占领了柴沟堡一线。拿下柴沟堡后，筱原诚一郎并未得到满足，而是继续追击撤退的李服膺部，一路沿着平绥路向西，尾随李服膺部追击到了天镇县境内的永嘉堡，进入了山西。