1911年，辛亥革命爆发，阎锡山与姚以介、温寿泉、赵戴文等发动“太原起义”，并出任山西军政府都督。清政府灭亡后，中华民国成立。袁世凯任临时大总统后，任命阎锡山为山西都督。
1912年9月18日至21日，孙中山先生访问太原，两天之内开了五次集会，发表了五篇演说。孙中山先生演讲之文瀛湖畔的“劝工陈列所”，演讲后即更名为劝业楼，现已改辟为孙中山纪念馆，供后人浏览追寻。
孙中山先生对山西在辛亥革命中的重大作用予以充分肯定，对山西充分利用资源发展实业充满憧憬。他以为，山西发展钢铁、军火工业得天独厚。在演讲中他讲道：“…此次到山西，见山西煤铁甲于天下。方今为钢铁世界，有铁有钢可以自制武器，即能争雄于世界。兄弟拟在山西设一大炼钢厂，制造最新武器，以供全国扩张武备之用……”山西都督阎锡山一直陪侍左右，聆听方略，颇受影响，很是支持孙中山先生的实业计划。
从此，阎锡山开始一手主持，发展工业，扩充实力。
要壮大实力，保境安民，当务之急是要发展军工。
在山西机器局原有基础上，太原军事工业经过山西陆军修械所时期（1914—1920）、山西军人工艺实习厂时期（1920—1926）、太原兵工厂时期（1927—1930），从小到大，从弱到强，逐步建立起来。
起初，因怕袁世凯猜忌而遭铲除，阎锡山便于1914年7月将原山西机器局改组为“山西陆军修械所”，由制造枪炮转为修理枪械、小口径火炮为主，并制作刺刀、指挥刀。
1917年9月，阎锡山响应北洋政府国务总理段祺瑞，通电反对孙中山等发动的“护法运动”，并派遣晋军混成旅远征湖南，征讨“护法运动”，被段祺瑞任命兼任山西省省长，结果却全军覆灭，只是给山西人留下了两句打油诗：“大将南征胆气豪，交枪没有打收条。”遭此打击的阎锡山被迫接受教训，奉行“三不二要主义”，即“不入党、不问外省事、不为个人权利用兵，要服从中央命令、要保卫地方治安”。后来概括提出“保境安民”口号，在多次军阀混战中保持中立，转而全力经营山西，在山西倡导推行“六政三事”等计划。
1920年初，北洋政府通令各省裁军。阎锡山为了应付，3月将山西陆军修械所（原山西机器局）改为山西军人工艺实习厂，选调青年士兵到工厂学徒。表面上韬光养晦，暗中发展军火生产，初步设立了山西的军事工业。“实习”者，实践学习是也。这一改，既可昭示拥护裁军之姿态，又可得制造枪械弹药之实而无有其名。
1924年，阎锡山创办了山西军人工艺实习厂飞机分厂，聘任两位德国工程师傅勒典（音译）、郁勒德（音译）仿造飞机，先后数个月同中国工人组装、制造成一架双翼飞机，并聘请英国一位名叫冯富鲁登（音译）的驾驶员于1925年9月20日在太原的天空试飞成功。后因成本过大停产，飞机分厂撤销。
阎锡山还创办了太原最早的炼钢工厂——育才炼钢厂，冶炼工具钢、模具钢等特殊钢，这是太原新式炼铁业的开始。后来育才炼钢厂与育才机器厂合并，称西北育才炼钢机器厂，成为今太原矿山机器厂的前身。
山西军人工艺实习厂作为阎锡山主要的军工企业，1926年机器设备达到2000余台，为阎锡山扩军备战，打出娘子关，参与北伐，领有华北三省及平、津两市，提供了比较充足的武器装备及后勤方面的有力保障。
1927年1月，实力壮大的阎锡山正式将山西军人工艺实习厂更名为太原兵工厂，并新增冲锋枪分厂，下辖分厂达到17个。期间，由于国民党政府下令不准地方办兵工厂，阎锡山表面把太原兵工厂更名为山西军人工艺实习厂，实际上军火生产有增无减，规模日益扩大。
阎锡山将无烟药、制酸两个分厂划出来，另行组建山西火药厂。火药厂厂房全部采用钢筋混凝土结构，其规模之大、设备之新、能力之强，当时在全国首屈一指。尤其是废酸还原设备在我国为首创；溶剂收回装置用活性炭方式，在德国也是最新发明。以火药厂首任厂长日本九州帝国大学化工科毕业的张恺命名的“恺字炸药”，学习德国先进制药技术，改铝粉和皮克林制药为硝酸制药，成为山西火药制造的重大发明。
到1930年，太原兵工厂成立4年，是山西军火生产发展的兴盛时期，职工达到15000人，机器设备3800台。太原兵工厂（含山西火药厂）与汉阳兵工厂、沈阳兵工厂并称为全国三大兵工厂，而且规模与现代化程度超过汉、沈两厂。其生产的一七式75毫米山炮，射程可达7000米，为当时先进之武器。
从1911—1930年，山西社会相对稳定，战争破坏相对减少，太原其他工业也有了较大发展。
提倡官方、民间“两条腿走路”兴办地方实业，是阎锡山经济思想的一大特点。他认为：“山西的实业，不能不办，也不能专靠官办，必须人民负责自动办理。”在这一思想指导下，山西私营资本工业得到较大发展。
太原机器面粉加工业始于“太原电灯公司附设机器面粉厂”。是晋商刘笃敬1908年创办太原电灯公司的同时在城内晋生路创办的，占地30亩，1914年建成。电灯公司和面粉工业相结合，也成为太原工业动力用电之始。最初由刘笃敬独资经营，有德式磨机1部。后面粉厂被山西省银行经理徐一清、山西省警务处长南桂馨等出面出资接收，购置美式制粉机两部及其配套设备，并从上海聘请陈乾荣为技师，很快投入生产。产品分为头、二、三等，商标为绿、红、蓝“电灯牌”。1929年，又新建5层制粉大楼，购置德国制粉机7部以及配套设备，产量大增，所产面粉70%在太原市内及其附近地区销售，其余行销阳泉、石家庄一带。
山西省第一座电厂是刘笃敬开办的太原电灯公司。后因阎锡山军政机关倚势用电，不缴电费，电灯公司负债经营，亏损严重，1923年8月被徐一清等人出资接收，更名为“太原电灯新记股份有限公司”，从而由民族资本办电转为官僚资本办电。到1936年底，太原电厂有二，一为太原电灯新记股份有限公司，一为西北电气厂。电力已从照明发展到面粉加工、冶金、机械、煤炭、纺织和军工企业用电。
太原最早的棉纺织企业为1919年开办的官督商营的山西平民工厂。当时资本仅4万元，生产条件似乎十分恶劣。1922年9月10日上海出版的《民国日报》报道《山西平民工厂之黑暗》云：“山西省会城隍庙街，有平民工厂一所，内容极为黑暗。窗户紧闭，恶臭刺鼻，工人排列两行，面色黄瘦，衣服破烂，且具惊恐的气象……”
1921年，太原范华印刷厂创办，由榆次常家投资25000元。该厂前后经营35年，是新中国建立前我省最大的印刷企业。
1930年，太原有了缝纫厂——华泰厚，在首义门开办。华，象征服装华丽；泰，即信誉如泰山；厚，取其店东黄厚甫之名。1933年又迁至柳巷6号，买卖十分兴隆。
太原卷烟厂始于河南许昌人陈禹祥1928年成立的华北烟厂。1929年“德记烟公司”开办，生产大子、正太、模范三种牌子卷烟；同年开办的“福明烟公司”，生产博士牌香烟。1930年，华北烟厂搬到太原，改名为“华北烟草公司”。同年，华北、福民两公司合并，成立“晋记烟工厂”。次年“德记烟公司”与“晋记烟工厂”合并，更名为“晋华卷烟厂”，成为省政府独资经营的公营企业。推出的“五台山”牌香烟，在华北地区享有盛名。“五台山”是早在民国时期就第一批获得“商标专用权”的为数不多的烟草业品牌之一。“晋华卷烟厂”即为今太原卷烟厂前身。
当时的采煤业主要有韩文仁开办的西山天成煤窑、贾绪等人合办的晋丰公司和有西山“官地王”之称的郭三毛开办的煤窑等，其他富户在西山开办的小煤窑也不少，使煤炭开采业初具规模。后来西北实业公司沿同蒲线建了4个煤厂，其中一厂在太原西山（今白家庄矿），四厂在太原东山（今东山煤矿）。
机械业也得到发展。太原第一家私人机械工厂，是清末刘玉珍1908年创立的玉成永铁工厂。除了清末的玉成永、振元铁工厂外，辛亥革命后又陆续开办了义聚、万顺、义成等三个小厂。20世纪20年代末，全市私营机械工厂有11家，拥有车、铣、刨、钻、铸银、钳等主要设备近百台。这一时期，机械业能够仿制铁轮织布机、手扳水泵、小型高车、轧花机、抽水机、脚踏铅印机等18种产品。
