盘山主阵地的失守，也就意味着天镇战役已经失败了。李服膺终于等到了阎锡山的撤退命令，于是率残部撤退。在撤往雁门关途中，李服膺突然收到阎锡山命他赴太和岭口参加军长级会议的电令。此时，李正准备召开六十一军作战检讨会，总结教训，以利再战。收到电令后，他不得不立即去见阎锡山。
行前六十一军参谋长刘金声，一零一师师长李俊功等人曾极力劝说李服膺，阎锡山为人阴沉诡诈，不知其何如何评估天镇战役，还是不要急于去见阎锡山为好。那时国内舆论对晋绥军的迅速溃败，十分不满，害怕阎锡山会拿李服膺抵罪。。傅作义也劝他不要急于离开部队去见阎锡山。因为傅已知道当时国内舆论对绥东、天镇战局的迅速溃败十分不满，在阎未明确表态前，急促见阎是危险的。但李服膺却认为自己没有做对不起长官和部队的事，还是坦然地从繁峙县的沙河起身赴太和岭口去了。
李服膺哪能料到，太和岭口等他的根本不是什么“军长级会议”，一下汽车，几个宪兵就不由分说地把他扣押了。尔后，阎锡山宣布扣押他的罪名是由于他擅自撤防败逃。
阎锡山战前曾宣称要出兵三十万组织大同会战，阻挡日军的攻势，但是结果却是天镇战役之后，大同也与不久之后被日军攻陷，所谓的大同会战随即化为泡影，为什么会出现这种情况呢？
原来汤恩伯于1937年8月27日弃守华北要塞南口后，老蒋曾急电阎锡山说，他要派30万大军进驻山西，协助晋绥军坚守山西。同时，中央军已奉命向山西分头进发。阎锡山见电，大为恐慌，立即给蒋复电说：“我决心用30万晋绥军全力在大同与敌会战，御敌于门之外，以保疆域。胜则固无论矣。败则在请大军固守雁门”云云。这便是阎锡山所谓“大同会战”的提出。
其实。在此之前，阎锡山毫无“大同会战”的准备。此时，他只不过把“大同会战”作为拒绝蒋军入晋的挡箭牌而已。阎对蒋军入晋，早有戒心。1936年赤军东渡黄河进入山西时，老蒋曾派5个师开进山西，赤军回师陕北，蒋军入晋部队却驻扎不退，使阎大有如芒在背之感。所以，这次他暗自决定，不到万不得已之时绝不让蒋军入晋。阎挡住蒋援晋兵马后。为蒙骗蒋，便在所谓“大同会战”上故作渲染。摆出一付认真准备会战的姿态。然而，私下里，他又对左右心腹吹风道：“蒋先生那样的军队，给山西来30万，不用和日本人打，就把山西踏成土坪啦！与其那样，还不如当亡国奴省事些。”
于是阎锡山一面命令六十一军坚守天镇。一面紧急增调令傅作义的三十五军、王靖国的十九军、赵承绥的骑一军等二战区主力部队向大同一带集结。但是当这些部队刚刚赶到大同地区之时，又接到阎要他们疾速率兵南撤，回师防守雁门关，准备“雁山会战”的电令。
原来这时候板垣征四郎率领的第五师团主力，从张家口南下蔚县、涞源，以迅雷不及掩耳之势夺得广灵、灵丘。这时，阎才悟及，日军的主攻方向似不在大同，而在平型关了。于是。阎急令大同一带集结的军队火速南下雁门关，改为准备“雁山会战”。这样，所谓“大同会战”便成泡影了。
然而，“雁山会战”也是战不成的，因为阎锡山的想法早已落在板垣之后了。当时的战况是这样的，在蔚县、广灵、灵丘这里有条兵家谓之“静态走廊”的蔚（县）代（县）公路。板垣夺得上述三县后，很快又夺取了平型关。若板垣再沿蔚代公路继续南下代县、原平，与攻取天镇、阳高、大同一线的南下之敌合拢，则对准备“雁山会战”的六七万晋绥军形成包剿之势。于是，阎锡山又不得不放弃“雁山会战”，再度命令晋绥军南下忻口一带，作迎敌准备，而自己则仓皇撤销设在太和岭口的二战区司令长官部行营，逃回太原。
“大同会战”不战而逃，“雁山会战”亦不战而逃，以至雁门以北大片土地轻而易举落入敌手，在全国军民高昂的抗日呼声中阎锡山如不设法掩盖，自知无法向国人和南京政府交代。要推卸责任，就要找替罪羊，这样，悲惨的命运就落到李服膺身上了。
李服膺被捕之后，傅作义等晋绥军高级将领曾向阎锡山求情，认为天镇战败，职责不在李服膺，希望阎锡山能够网开一面，但是已经打定了弃车保帅的阎锡山又哪里听的进入。
回到太原后，阎锡山随即仓促组成高等军事法庭，宣布翌日会审李服膺。
宪兵将李服膺押上法庭后，阎锡山缓缓站起，双手支住公案，似看非看地打量了李服膺一眼，冰冷着脸，用责备、惋惜、而又爱莫能助的口吻说：“慕颜（李服膺字慕颜），从你当排长起，一直升到连长、营长、师长、军长，我没有对不起你的地方。但是，你却对不起我。第一，你做的天镇盘山的国防工事不好……”
“没有材料……”神态自如的李服膺插话答辩。天镇国防工事的资金大部分被阎锡山截留了，直到日军进犯天镇，这里的国防工事才完成了很小的一部分，对此李服膺问心无愧。
但是，阎锡山竟丝毫不容他置辩地继续往下说：“第二，叫你死守天镇、阳高，你却退下来……”
“我是奉命退却，有电报为证！”李服膺见阎锡山硬给自己加罪名，一反往日唯命是从的常态，立即从口袋里掏出阎锡山命六