七月中旬衛立煌奉蔣介石電召，去廬山開會。衛行前曾與郭寄嶠、戴永蓀、劉剛夫、葉粹武等就當時勢勢題目停止商談。

幾天後，衛一行離延安去西安，經澠池、洛陽，從孟津渡河到古城後，再到山西垣曲。總部也就移到垣曲。在此期間，衛立煌部曾一度光複風陵渡，圍攻侯馬，使從闋鄉至柳林兩百多裡，處於日軍炮兵射程以內的隴海鐵線路，得以日夜通暢無阻並消弭了潼關所遭到的威脅，增加了鄭州和大西北之間的運輸量。一九三八年夏，朱德總司令路過垣曲，衛立煌率總部職員親到城外驅逐，並構造軍隊夾道歡迎。朱總司令來到時，衛立煌急步迎上去，兩人緊緊握手，相互問好，非常親熱。早晨，朱總留住總部，兩人又暢談到深夜。常常從屋裡傳出兩人開朗的笑聲。第二天，朱總走時，衛又親身送到黃河渡口。

打擊山西的日軍衝破晉西北防地，猛攻忻口。閻錫山見日軍逼近，急電蔣介石，要求派衛立煌軍隊馳援山西。十月初，衛接到蔣介石的號令後，即率參謀部到山西太原。閻在太原見到衛時，如遇救星，連聲大喊：“是咱把你求來的。你辛苦了！”看到衛一行人風塵仆仆，都是一身深灰夏季戎服，便叫副官到處長把統統隨行職員領到太原一家大打扮店，送給每人一套呢禮服和一雙是馬靴。衛在太原跡見到周恩來和朱德總司令。當週恩來向他先容第一一五師在平型關伏擊板垣師團，毀滅日軍一千多人的嚴峻勝利時，衛當即向八路軍慶祝，並用電話告訴在西安的辦事處賣力人吳海德，購買上萬元的慰勞品送給八路軍。十月上旬，南京軍委會頒發衛立煌為第二戰區前敵總批示，統轄晉北全數〖中〗央軍和晉綏軍，在忻口阻住日軍打擊。

十一月五日深夜，閻錫山找衛立煌、傅作義研討保衛太原的防務題目。傅作義以為，衛部可到太原以南庇護太原與晉南的通道。以構成犄角之勢。衛立煌同意傅的定見，說：“北麵與東麵的日軍共有五萬餘人，都是有作戰經曆的。宜生（傅作義）的定見是對的。”他還對閻說，由他批示的幾個晉智囊可償還閻的建製。閻頓時說：“不說這些了。散會，快行動。俊如，傳聞你在忻口常常冒險上火線，咱可賠不起你的命。”六日，衛部尚將來得及擺設，日軍第二十師團向南堵截了太原與晉南的通路。八日，敵第五師團打擊太原。九日，太原即失守。衛立煌隻好率部至介休、孝義一帶築工死守，與敵對峙。

十月十三日，日軍三個師團和特種軍隊在飛機、戰車和重炮的保護下，對忻口策動猛攻。衛立煌批示守軍奮勇抵當，幾經苦戰，南懷化以南的靈山製高點被敵攻占，全部防地被翻開了一個缺口。衛立煌聞訊，當即前去察看，嚴令李仙洲師實施反擊，光複失地。

衛說：“我們是甲士，保國衛民是我們的本分。目前舉國群眾分歧要求結合抗日，我非常憐憫。我們要作走上抗日火線的籌辦。”衛立煌去廬山不久，公署接到三十二師師長王修身電告：“據嶽西縣方縣長轉據該縣第三區李區長陳述，紅二十八軍政委高敬亭派人來請安，願開和談，但必須衛督辦派代表來。”公署將高敬亭的發起詳電廬山衛立煌，衛當即回電派劉剛夫為和談全權代表。一九三七年七月下旬，兩邊在嶽西縣就共同抗日停止和談。玄月下旬最後達成和談。由劉剛夫代表衛立煌，與高敬亭彆離在和談書上具名，和談宣勝利功，使安徽的第二次國共合作開端構成。為履行和談，衛立煌呈請百姓當局軍事委員會，任命高敬亭為“抗日聯軍挺進軍司令”並代向南京有關部分，洽領給養、被服、彈藥、關防和委任狀等。