1946年5月，国共和谈破裂，内战全面爆发。此时，阎锡山部晋军将领，阎百川的"十三太保"之一，国军陆军中将楚溪春担任国军43军军长守卫大同，而他虽然是军长，但手下的部队不多，有：暂编第38师(师长韩步洲，参谋长张益川，有1万2千余人)、山西省保安第2团(团长焦克敬。有8百余人)、大同市保安总队(总队长陈丰山，有2千余人)、第43军通信营、特务第2连、暂49师战防炮连、保安第10团第3大队、坦克车队等，总兵力1.9万人，主力部队，也就是暂编第38师。

7月31日，解放军晋绥贺龙部、晋察冀军区聂荣臻部5个旅又3个团，并附炮兵1个团，由晋绥野战军副司令员张宗逊指挥发起大同集宁战役。此时，楚溪春以暂编第38师师部及第1团、保安总队、坦克车队驻守城内，东北挺进军(辖骑兵第5、6师，代总司令慕新亚)防守北关至火车站一带，山西保安第2团防守南关，附近各县自卫团队防守城东、东南各据点。另暂38师第2团驻口泉、第3团驻怀仁。

8月2日，楚溪春率军协同战车出击，策应怀仁守军撤向口泉。4日，出动火车将口泉各部撤回大同，美械装备的交通警察第16总队第3大队(大队长朱赓扬)也由包头空运至大同，守军实力大为增强。解放军于8月14日完成清扫外围作战，开始争夺近郊据点。常是夜间解放军以坑道作业突破阵地，白天守军出动战车配合步兵夺回，其中以御河东之沙岭、寺儿村争夺最为激烈。

8月22日解放军攻至城外飞机场，守军东北挺进军骑兵第15团(团长海福龙)战地起义，旋即被守军反击夺回。至9月初，楚溪春指挥守军与解放军在城北火车站、面粉公司、电力公司一带进行反复争夺。解放军以大车挂上浸湿的棉被作为土战车向守军猛扑，突破火车站机房核心阵地，化名刘明的日籍指挥官阵亡，第二线的东北挺进军掘深壕固守，楚溪春以解放军志在必得，徒守城外无用，将该部撤回城内。几番争夺之后，城郊据点丧失殆尽。楚溪春亲赴西城墙上指挥外围南庙守军1个营撤回，但激战数小时仍未脱身，最后全营覆没。

解放军围城期间，楚溪春随身携带安眠药，睡觉时也把手枪压在枕头下面，准备一旦城破就自杀以殉，头发白了许多。到9月13日，我军主力在集宁进攻受挫后，围攻大同部队的我军主力于16日撤围而去。楚溪春抽调部队发起追击，20日与傅作义部会师于晋绥交界堡子湾。大同一战，楚溪春以不足两万人，面对聂荣臻贺龙两部十万人的攻击，坚守了45天，被誉为一代名将。楚溪春1949年在北平随傅作义起义。建国后，历任政务院参事，民革第三、四届中央委员兼副秘书长，是第二至四届全国政协委员。