日军部队在平定县荣誉第二师附近分别部署了田原阔海少将的独立守备队，鹫津松平中将的21师团，佐佐木到一少将的独立混成第三旅团，末松茂治中将的114师团。
独立守备队由混战第一旅团改编，下辖四个混战大队，一个坦克中队，一个炮兵大队，一共五千余人，21师团是警备专用的三联队编制师团，下辖62，82，83联队，并且配属炮兵，工兵，辎重兵三个直属联队，总兵力有一万五千余人，独立混成第三旅团是临时组建的作战旅团，下辖五个步兵大队，并且配属炮兵队、工兵队、通讯队，而114师团是特设师团，下辖127旅团和128旅团，师团直属炮兵，工兵，辎重兵三个联队，并且有骑兵大队，全师团近两万余人。
华北方面军在平定县附近部署了四万余日军部队，而且寺内寿一在听取梅津美治郎建议后，他抽调两个独立野战重炮兵联队分别部署在阳泉县和昔阳县，配合航空兵部队对平定县展开炮击。
这两个独立重炮兵联队番号分别为，独立野战重炮兵第七联队，独立野战重炮兵第九联队，这两个重炮兵联队分别下辖九六式150mm榴弹炮三十六门，大正式105mm加农炮十二门，日军部队这两个重炮兵联队，足足装备了九十六门