1946年夏，华北战局紧张。晋察冀与晋绥根据地间的一道北路将解放区一分为二，大同和集宁像两颗钉子把这条要道牢牢拴住。谁能先拔掉这两颗钉子，谁就掌握华北的主动权。

八月初，我方把约十二万兵力集中到大同城下。人数虽多，现实却充满短板：山炮稀缺，工兵器材不够，攻城一旦久拖，步兵只能靠手榴弹和竹梯去对付十几米高的城墙，难度极大。守军仅两万余人，但城头碉堡密布，火力网交错，而且手中有充足的美援弹药和阎锡山从太原空投来的补给，理论上可以顶住两个月以上的围困。围城第三夜，一名连长跑到前沿指挥部直言：城里补给还能撑，反倒是前线兄弟先熬不住——这句简单的话揭示了攻城的核心难题：时间站在守方一边。

阳高召开紧急会议，讨论如何速战速决。有人担心傅作义会出兵相救，也有人认为他路途遥远赶不及。聂荣臻沉吟后催促尽快解决这处“难啃”的据点。会后，各纵队仍以人海和夜袭搏开城门为主，把主力锁在城下，企图用人数优势突袭撕开缺口。

傅作义正是抓住了我方这一思路的弱点，采取外线反击的老办法，逼迫我军分兵顾侧。他把机动作战部队三股合成三万余人的主力，九月初自归绥东进，先后迅速夺回卓资和集宁，紧接着奔向集宁西南的高地，与大同城内守军形成呼应。这样的速决行动把我军原本集中攻城的节奏打乱。

九月十二日原计划发起总攻，但前线报告部队疲劳，需要休整一天。炮声停歇，攻城器材也悄然后撤。前哨传来焦急讯息称援军已过凉城，若再延误便可能错失良机。指挥层就在正面攻势与阻击来援之间争论不休，最终决定抽调三旅去阻击傅部第101师。

次日拂晓，战局彻底逆转。援军与城内守势合围，切断了我军两纵队的联系。缺乏重炮支援的步兵在空旷地带顶着敌火冲锋，连绵丘陵间敌骑兵机动穿插，伤亡迅速攀升。无线上频频呼救的火力支援因炮车难以调动、弹药短缺而无法及时到位，使攻势失去支撑。

黄昏时分，张宗逊判断已无力重整攻势，下令撤退。大批伤员在夜色中被撤向阴山北麓，部分伤兵以迫击炮自牺牲牵制敌追击。集宁和卓资再次失守，张家口门户大开，北线的多年经营化为一串被火光照亮的村镇与废墟。

战后检讨会上，聂荣臻主动承担了战略判断的责任，但参与者都清楚问题并非一人之过：情报传递滞后，部队番号和编制频繁调整，指挥链过长；炮兵口径不一、运输补给线细长；更深层的矛盾在于部队正由游击向正规化转变，习惯于歼灭小股敌军，对于攻坚与快速机动作战的经验尚浅。

失败并未终止北上的决心。两年后，随着武器配置和指挥体制的改进，华北野战军再次出现在集宁城外，这回三发152毫米榴弹就打穿了城角，傅部的机动骑兵也被炮火和纵深防御遏制。距那次令人扼腕的失败整整过了二十四个月，许多人仍记得大同城下那段漫长的沉寂，也记得九月十二日被白白放走的作战良机。