1945年初，阎锡山在得知日本无条件投降消息后，就逐渐从抗战时期据守的晋西向吉县、乡宁、蒲县、永和、隰县、石楼等县扩张，他在日本残留势力的掩护下，先后占领了长治、屯留、壶关、潞城、襄垣，紧接着沿着公路、铁路干线继续向孝义、中阳、洪洞、灵石、赵城、曲沃、翼城、浮山、襄陵、安邑、临晋、永济、芮城、虞乡、解县、猗氏、万泉、闻喜、临汾、汾西、太谷、绛县、霍县、徐沟、榆次、阳曲、朔县、垣曲、荣河、河津、离石、稷山、平遥、文水、交城、寿阳、平陆、新绛、介休、清源、太原、长子、汾城、沁县、平定、神池、忻县、怀仁、大同、山阴、应县、阳高、天镇、广灵、左云、武乡、汾阳、夏县、定襄、五台、崞县、代县、繁峙、浑源等地伸展，阎锡山政权掌控的区域大幅扩展。

1945年10月，上党战役中，八路军夺回了晋绥军侵占的长治、长子等6座城市。1946年6月，晋绥军区主力分两路向北同蒲北端发起攻势，先后攻占了朔县、山阴、崞县、代县、五台、定襄等县，阎锡山政权区域开始缩小。这次战斗，歼灭了晋绥军有生力量8000余人，切断了阎锡山政权区域内太原与大同之间的联系，使晋绥和晋察冀两大解放区在晋北的大部分地区连成一片。7月，陕西的胡宗南部猛攻晋南三角地带，占领了山西的茅津渡口、张店、夏县、水头、闻喜等县城和村镇。8月，太岳军集中优势兵力，先后夺取了洪洞、赵城、霍县、灵石、汾西等地，控制了铁路270余里。同年10月，胡宗南部从晋南渡黄河，企图突袭延安。太岳区于11月中旬向汾河以西发动攻势，占领了永和、大宁、隰县、蒲县等地。至此，北起中阳、南至吉县、西起黄河、东抵同蒲的广大土地成为解放区。阎锡山统治区缩减为63座县城，实际土地面积大大减少。

1947年汾孝战役，给予晋绥军沉重打击。同年5月，太岳区攻克浮山、翼城、虞乡、永济、闻喜、河津、荣河、万泉、曲沃、猗氏、稷山、解县、新绛、绛县、芮城、平陆、赵城、霍县等县城，控制了同蒲铁路线南端400余里。7月，攻克乡宁。晋南除运城、安邑、临汾三城外，全部被解放军占领。正太路方面，解放军夺取了阳泉、盂县、平定、寿阳等地，使太行、冀晋解放区连成一片。同年12月，解放军攻取运城。至此，晋南三角地带全部变为解放区。

1948年初，山西解放区进一步扩大，阎锡山将晋绥军撤至晋中的孝义、汾阳、文水、交城、清源、徐沟、榆次、太谷、祁县、平遥、介休、临汾、大同等地。5月临汾战役后，临汾被解放军占领，阎锡山晋绥军在晋南的最后一个据点也被迫失去，中共吕梁和太岳两大解放区连成一片。临汾战役之后，解放军用两个旅的主力出现在祁县，歼灭了阎锡山的“老虎团”，占领了平遥以南地区，阎锡山统治区被压缩至平遥以北晋中一带。

1948年6月17日至7月22日，解放军发动了晋中战役，攻占了晋中的孝义、汾阳、文水、交城、平遥、介休、灵石、徐沟、清源、太谷、榆次、晋源、祁县等县城，迫使晋绥军退至太原。至此晋中除太原外，全部获得解放，阎锡山统治区域除阳曲县政府和大同外，只剩太原孤城。

1949年4月24日，太原被解放军占领，同年5月1日，大同和平解放，阎锡山统治区域全部消亡。