即以一部向丰镇（今属内蒙古）进攻，主力向雁北地区进攻。日军第五师团从河北宣化、新保安西下，连陷广灵、灵丘、浑源等晋东北城镇。9月下旬，日军统帅部命板垣征四郎率第五师团及察哈尔派遣兵团主力进攻山西内长城防线，企图向太原进攻。中国第二战区司令长官阎锡山部署太原会战，指挥所部退守内长城的平型关、雁门关、神池一线。
梁鉴堂奉命率部在繁峙以北的茹越口正面阵地布防，配合友邻诸部，迎击日军。9月27日，日军铃木旅团一部2000余人，附重炮30余门，猛攻茹越口阵地，以威胁平型关防线中国军队的侧背。阵地工事一半被炮火轰毁，防线几至动摇，遂亲赴最前沿阵地督战，振奋官兵士气，与日军展开肉搏。时已援兵不至，粮弹尽绝，不得已抽调兵力出击日军侧后，而削弱了正面的防守力量，部队伤亡过半。28日下午1时，茹越口阵地被日军突破，指挥余部退守繁峙以北的铁角岭阵地。29日，进犯茹越口的日军得到补充后，以大部兵力直冲铁角岭，只得督率少数部队与日军鏖战，不幸壮烈殉国。 [3]
民革成员阎震璜在信中回忆所知梁鉴堂阵亡的细节：1937年9月下旬，平型关前线抗日部队转移，绝大部分经五台山转向忻口。阎震璜在行军途中遇到203旅旅部特务排战士，顺便打听在临汾第七高级小学的同学刘尔超（汾河西窑院龙祠村人，先任203旅司令部文书，后任该旅特务排排长）的下落，得知203旅少将旅长梁鉴堂在繁峙县茹越口抗击日寇时身负重伤，由特务排长刘尔超背上后撤。在刘刚把梁背上背时，刘的腹部被敌弹击中倒下,与梁同时阵亡，刘时年21岁