八月，沿著津浦路南下的日軍，突然遇到一群紅臉的中國人。
在天津南面的津浦鐵路線上，有一個小站名叫靜海。小站邊有一條減河。天津被日軍佔領後，北方的大雨仍舊斷斷續續，減河水因此漲起來，河面足有二十米寬。在長滿茂密蘆葦和雜草的兩岸堤壩之間，橫著一座木製拱橋。
日軍陸軍中將磯谷廉介指揮的第十師團在天津大沽口登陸後，沿著津浦鐵路向南推進。當其前鋒第三十三旅團第十聯隊在泥濘之中推進到減河邊那座木橋時，突然愣住了。
一群中國軍人，不但臉紅得耀眼，而且每人舉著一把刀柄很長的大刀——日本人大多熟知中國古代人物關羽，在他們的記憶裡畫像中的關羽便是這般模樣。
這群中國軍人，就是從天津撤退下來的第二十九軍第三十八師獨立第二十六旅的官兵。天津失守後，部隊向南撤退，退到了靜海車站，官兵們停下來準備死守。旅長李致遠認為，兵力和武器都不如日軍，要吸取在天津城區與日軍拼陣地戰的教訓，除留一個營守車站、一個營守縣城外，專門用一個營在津浦路兩側打游擊——鬼子來的人少就往死裡打，人多就與他們轉圈子，不能讓日軍直接攻擊我們的主陣地。日軍的裝甲火車曾試圖衝進靜海車站，但官兵們在鐵軌上鋪上麥秸並埋設了地雷，日軍的裝甲火車沒敢再往前開。車上的日軍下車後想攻擊車站，被打游擊的那個營抄了後路，日軍丟下十幾具屍體跑回去了。
這次，師部下達的命令是：一個大隊的日軍正沿著津浦路急速南下，他們要通過那座木橋搶渡減河，擔任津浦路沿減河至海岸邊防禦任務的獨立第二十六旅要阻止日軍南下。他們在減河邊苦守了二十多天。
李致遠旅長召集團長和營長們訓話：如果不把日軍頂回去，讓他們順利過了河，師的防線就會垮。所以，這一次，獨立第二十六旅要在減河邊與鬼子玩命。
……我大聲而肯定地說：“我們要死守這條河，每團選出敢死隊，每人帶著長把大刀和四顆手榴彈，用洋紅抹成大紅臉，衝過橋去，用大刀砍！”我問谁愿領敢死隊？當時朱團長把胸脯一拍激昂地說：“我帶著去！”說著把上衣一脫，跑到他選出來的敢死隊前說：“脫了光背，將紅抹上，跟我來！”這一百多人全跟去了，馬團選出來的一百多人也去了。我看人數太多，想攔住，他們還是都跑過去了。用長柄大刀，是根據過去的戰鬥經驗，因為我們的刺槍術不敵日軍，將大刀把接長三尺，在白刃戰時有利。每人一包洋紅抹臉，據說日本人怕紅臉，也是表示我們流血死拼的決心。
敢死隊呼喊著衝過橋去。日軍面對突然出現的一片紅光和長柄大刀沒有任何準備，愣了片刻後掉頭就往回跑。軍靴上沾滿了泥，跑起來很笨拙，二百多把長柄大刀不由分說地亂劈下來，瞬間就砍倒了不少鬼子。後面趕來的日軍被嚇得魂飛魄散的敗兵衝亂了，也跟著往回跑。一個日軍軍官被劈下馬來，混亂中沒有人能顧及他。中國官兵殺紅了眼，連旅長調他們回來的號音都沒聽見。李致遠之所以命令他們回來，是敢死隊隊員都沒帶槍，怕他們殺出去遠了吃虧。號聲不管用就派副官騎馬去追，快馬終於追上了朱團長，敢死隊這才罷手返回。
但是，仍有一些弟兄沒能活著回到減河邊。
官兵們把所有的船都鑿沉了，然後在木橋上潑上汽油放了一把火。
日軍僅用少數兵力就佔領了中國北方政治和軍事中心平津地區，這使得日本大多數軍政要人更加輕視中國的抵抗能力與決心。日軍開始製訂在整個華北的作戰計劃，其最終目的是：迅速對華北地區的中國軍隊和參戰的中國空軍以毀滅性打擊，從而“根本解決華北問題”。在華北作戰結束之前，不與中國方面作外交上的任何交涉，也不允許第三國干涉——要“使南京政府在失敗感下不得已而屈服，並由此造成結束戰局的機會”。一九三七年八月，中國駐屯軍在結束平津地區的“第一期作戰”後，迅速制訂出“第二期作戰”計劃。該計劃不但把駐紮在河北的中國軍隊稱為“侵入者”，而且以橫掃一切的狂妄聲稱“所到之處將敵消滅”：
一、為消滅侵入河北省的敵野戰軍，計劃待大致集中完後進行決戰。首先向保定、滄州一線前進。主決戰方面定位於沿平漢線地區。決戰時間預定在九月下旬或十月上旬。
二、軍使逐步集中的第五師團及鈴木兵團，從平綏沿線地區開始作戰，席捲察哈爾省，進入山西北部和綏遠地區。為此，須與關東軍緊密協作。
這一作戰至少應在主力決戰之前佔領張家口附近。情況允許時，還將調第五師團主力迅速到河北作戰地。
三、在保定、滄州附近的會戰，向石家莊、德州之線追擊。
四、根據情況決定以後作戰指導。預料軍在第二期以後，或將冊應可能在山東方面和揚子江下游方面進行作戰的作戰軍。
五、軍在八月十二日左右，由鈴木兵團消滅南口之敵，一舉奪取八達嶺，並掩護第五師團挺進。
六、使逐次集中的第五師團沿平綏線，首先向張家口方向作戰，消滅侵入察哈爾省的中國軍隊。在八達嶺以西的作戰，由第五師團長指揮，使與關東軍密切配合。
七、軍以兩個師團（第六、第二十）由平漢線方面，以一個師團（第十）由津浦線方面採取攻勢，向保定、滄州一線前進。
九月中旬開始前進，下旬進入保定、滄州附近敵之陣地前沿。決戰日期，計劃在九月下旬或十月上旬。
八、敵若開始進攻，則我軍不要等待全部兵力集中，即開始攻擊前進，所到之處將敵消滅。
但是，計劃還未實施，日軍大本營又暫時修改了進攻方向。
這也是減河邊的中國軍人能夠堅守二十天的重要原因。
日軍位於平津地區的部隊，被命令將主攻方向首先轉到沿平綏鐵路向西的張家口。其原因是：關東軍急切的希望解決“蒙疆問題”，即佔領中國的內蒙古、綏遠和察哈爾地區，以確保“滿洲國”側後的安全。同時，在華北地區的平漢線、津浦線作戰開始前，必須掃除後方的威脅。
擔任平綏線攻擊任務的日軍主力第五師團尚在集結中。
中國駐屯軍第二十師團獨立混成第十一旅團，奉命率先向南口地區的中國守軍發起攻擊，目的是奪取八達嶺等長城一線的要地為後續開來的第五師團開路。
中國方面對日軍作戰企圖的判斷是：“敵國為使現在平津一帶敵軍之作戰便利起見，將以有力之一部先進占平綏各要點（張家口、南口等處），而後或深入山西，以威脅我第一戰區之側背；或轉進於正定、保定方面，以直接協力於其在平津部隊之攻擊。”之所以判斷日軍會首先攻擊平綏線，是因為南口一線地理位置極其重要，是中國軍隊的“旋回之軸”：“平綏線為第二戰區之生命線，亦中蘇聯絡之生命線，更為我國軍旋回作戰之能實施與否之中樞線。應以南口附近為旋回之軸，以萬全、張北、康保等地方為外翼。要固守南口、萬全，國軍作戰方有生機；要攻略張江、赤城、沽源，國軍方能展佈。如南口、赤城、沽源之線，始終為國軍保有，則平津方面之敵，決不敢冒險南下。”
據此，中國方面決定：“固守南口、萬全之線”。
中國的平綏鐵路，自北平起，經張家口、大同，直到包頭，是聯繫華北北部的一條交通大動脈。平綏路東段的重鎮南口，是北平通向西北地區的門戶。南口附近高山峻嶺，關隘重重，內外長城蜿蜒於鐵路兩側，是中國北方著名的天險。日軍企圖進犯張家口，佔領察哈爾省，然後分兵晉、綏，中國軍隊要保衛察哈爾、山西、綏遠三省，對於南口的控制都是必須的。
早在七月底至八月初，蔣介石針對南口防禦就下達了一系列命令：位於綏東地區的湯恩伯的第十三軍緊急備戰；察哈爾省政府主席劉汝明負責炸毀青龍橋八達嶺一帶的鐵路；綏遠省政府主席傅作義、太原緩靖公署主任閻錫山做好迎戰準備；調第八十四師高桂滋部“迅即集中張家口”，協助劉汝明“固守張垣”；令第二十一師（師長李仙洲）和第八十四師合併為第十七軍，高桂滋任軍長，歸劉汝明指揮。
蔣介石要求南口陣地應“深溝寬壕，使敵騎與坦克不能侵入”，讓日軍的機械化長處“無所用”；同時，特別要求湯恩伯、劉汝明以及傅作義“切實聯繫”，“死守勿失”。
但是，任何事情，只要在中國，都有可能變得萬分複雜。
首先，要與日軍在南口地區打仗了，而這一地區跨越第一、第二兩個戰區以及河北、察哈爾兩省，參戰的部隊有西北軍、晉軍、中央軍和其他雜牌軍。由於部隊組成複雜，各有各的指揮，那麼讓誰當戰場總指揮才能讓各路部隊都聽從軍令？從一般常識上看，與西北軍、晉軍都有淵源的傅作義擔任總指揮比較合適，蔣介石也這樣認為，但在任命第七集團軍前敵總指揮的時候，蔣介石還是任命了中央軍系的湯恩伯。由於湯恩伯指揮不動除中央軍以外的任何部隊，於是，軍情緊急必須制訂全面防禦計劃的時候，只能由第十三軍軍長湯恩伯、察哈爾省政府主席兼第六十八軍軍長劉汝明以及第十七軍軍長高桂滋三個人“協商制定”。為了給地方軍閥留有面子，湯恩伯特請劉汝明擔任第七集團軍前敵副總指揮。可是兩天后，當蔣介石命令閻錫山抽調晉軍兩個師援助平緩線作戰時，因擔心閻錫山會不買顧祝同的賬，其手令中又稱以“傅作義為集團軍總司令”。 ——平綏線作戰的指揮問題，仗還沒打已成一筆糊塗賬。至於平綏線的作戰計劃，蔣介石的部署是：湯恩伯負責南口地區的作戰，劉汝明負責張家口地區的作戰，傅作義負責指揮預備部隊。
於是，更大的問題接踵而至：劉汝明拒絕湯恩伯的部隊通過他管轄下的張家口。中國陸軍第十三軍屬於中央軍嫡係部隊，下轄第八十九師（師長王仲廉）和第四師（師長王萬齡），是湯恩伯的基本部隊，也是蔣介石的嫡係部隊。一九三五年，該軍被蔣介石從江西調往陝西潼關；第二年奉命再度北調，集結在綏遠以東長城北面的豐鎮一帶整訓。一九三七年七月，軍長湯恩伯被蔣介石召見，得到的指令是：全軍迅速向東，沿平綏線開赴南口。無法得知當南口已處於危險狀態時，蔣介石為什麼不用原在那裡的劉汝明部而專門指令湯恩伯的部隊擔負作戰任務。或許蔣介石認為，南口對於華北局勢過於重要，地方軍閥的部隊有些靠不住？南口本是西北軍出身的劉汝明的勢力範圍，可是，蔣介石的作戰部署卻將它劃在了湯恩伯防守的地段內。這樣一來，第十三軍就要將劉汝明的部隊換防下來，同時接管劉汝明部隊的陣地。無論是換防還是接管陣地，第十三軍都必須通過劉汝明所管轄的張家口。於是，怪事出現了：滿載第十三軍官兵的火車停在半路不走了，接著就傳來了劉汝明的命令：第十三軍去南口可以，但不能從張家口通過——要去南口，無論鐵路、公路，都必須經過張家口——這道命令等於讓湯恩伯的部隊根本無法到達南口！
第十三軍參謀長吳紹週帶著參謀彭靜秋趕到張家口與劉汝明接洽。劉汝明說，南口目前問題不大，日軍沒有大的動向。劉汝明的參謀長楊然接著表示，歡迎第十三軍接防，但接防部隊不能過張家口，因為“客軍過境，會引起軍民誤會”。第十三軍副參謀長苟吉堂再去接洽時，劉汝明的回答是：“恐大軍過境，日方藉以啟釁。”
此時，中日華北大戰迫在眉睫，可吳紹週在張家口沒有看到任何戰爭準備的跡象。這座城市既沒有修建街壘工事，也沒有修建任何防空設施，日本人設立的特務機構仍在天主教堂內堂而皇之的辦公，各色日本人仍在大街上自由自在地活動。蔣介石曾在七月三十日至八月三日的四天內，七次直接或間接致電劉汝明，每一次都問及部隊是否集結到指定位置，鐵路線是否已經炸毀，國防工事構築到何種程度：
……今平津失陷，冀察交通斷絕，兄孤軍在張，無任憂慮。茲將應注意各點速辦如下：一、青龍橋及八達嶺一帶鐵路務速盡量炸毀，勿使為敵利用。二、已構成之國防工事，應盡量加強，星夜趕成。三、決派第八十四師高桂滋部先到張家口，協助兄固守張垣，並趕築附近工事，勿使敵戰車侵入我陣地。四、張垣應死守勿失，務盡守土之責。五、倭寇既占我平津，正式戰爭已經開始，對在張之日人，一律驅逐，切勿再與之敷衍，應即先行斷絕其往來。六、兄部給養，以後可由中央供給勿念。七、對青龍橋一帶鐵路易毀否？八、已構築國防工事陣地構築程度與地點？九、張垣如何布防？皆請詳复。十、以後兄部後方，應以綏遠為基礎，請與閻主任、傅主席切實聯繫。十一、湯軍長恩伯在綏東，亦可切實聯絡，如有必要，可約其到張垣面商一切也……
無論蔣介石如何心急如焚，劉汝明的張家口仍是一切照舊。
眼下，他急於把吳紹週打發走，辦法是派他的交際科長不斷地詢問吳紹週的動身時間，說是劉主席準備送給吳參謀長一張火車票。 ——在相當一部分中國地方軍閥的心裡，日本人的威脅很遠，蔣介石中央軍的威脅近在眼前。劉汝明拒絕第十三軍去南口的真實意圖人人心知肚明：他擔心蔣介石趁機把他這個雜牌軍滅了，然後把屬於西北軍的地盤搶占了。
湯恩伯大為光火，將劉汝明的阻攔報告給蔣介石，蔣介石立即把湯恩伯的告狀電報轉發給了馮玉祥。蔣介石的用意是：馮玉祥不是聲稱主張抗日嗎？不是曾經出言不遜地抨擊他迴避作戰消極抗日嗎？現在破壞抗日的是馮玉祥一手提拔的將領劉汝明，這下他倒要看看馮玉祥如何處理。馮玉祥在蔣介石轉來的電報上批示：如所報屬實，請委員長依法拿辦。 ——馮玉祥的意思是：如果我的部下破壞抗日，你槍斃他就是了。蔣介石不可能槍斃劉汝明，他只好把西北軍的老前輩、軍法執行總監部副監鹿鍾麟請了出來。鹿鍾麟前往張家口的路途十分驚險：日軍已經開始轟炸大同至南口的鐵路，鹿鍾麟乘坐的列車剛一出大同，大同車站就遭到了轟炸；列車經過下花園時，鐵軌又被日軍炸毀，搶修至深夜才繼續前行。鹿鍾麟好不容易抵達了張家口，劉汝明不能不給老上司面子，只好答應湯恩伯的第十三軍從張家口經過，但條件是運兵列車不准在張家口停車。
由於劉汝明的阻礙，第十三軍的行動被整整耽誤了四天，結果自軍列出動起便遭到日軍飛機的猛烈轟炸。頂著轟炸的第十三軍，每天只能完成一次運兵，每次只能運送一團兵力，至八月三日運赴南口的部隊僅三個團。當第十三軍官兵抵達南口時，發現劉汝明的部隊已經撤走了，沒有任何人向他們交代防禦陣地的情況，而那些號稱國防工事的“陣地”，實際上就是一堆堆的石頭和殘破的舊碉堡，按照參謀長吳紹週的說法：“那隻是秦始皇遺下的一段萬里長城。”
第十三軍兩萬多名官兵的決心很大。由營長以上的軍官帶頭，官兵們普遍寫了抗日決心書，還把屬於自己的東西全部扔了——“除了在戰場所需要的武器之外，別的什麼也不帶，以示決心。”與飛揚的血性不符的是，儘管是中國陸軍的主力部隊，第十三軍的裝備還是差到了令人難以置信的程度：
砲兵，僅第八十九師有日本大正式的山炮九門，且為使用過時的陳貨，射程最多四千公尺或五千公尺；其他砲兵情況不明，但還比不上第八十九師。當時據我所知第四師只有幾門小砲，另有用繩子拉上山的戰防砲兩門，是蘇聯試製品，直到使用時，才發現所領到的砲彈是一些試射彈。在南口戰役中，敵人恃優勢砲兵，每天同時用山炮轟擊我第一線，野炮轟擊我第二線，重砲和鐵道重砲轟擊我第三線。我軍不僅山炮小砲無法抬頭，以後連迫擊砲、重機槍也時常停頓，以免暴露目標，不敢輕易使用。
蔣介石的預期是：第十三軍在友軍的冊應和支援下，盡量延長固守南口一線的時間，遲滯日軍攻擊張家口和自山西北部攻入華北側翼的企圖。八月六日，蔣介石致電湯恩伯：
……最近敵必向我南口猛攻，此時兄部只有一心對當面之敵作戰，不可再顧慮多倫、張北之敵。預計該方面敵軍須於刪日（十五日）能集中承德，如期到達察北必在下月之初。故於本月內，兄可專對當面之敵也。但目下兵力重點，應注意平綏路以西地區，而後方聯絡線應在懷來、桑園堡向蔚縣、廣靈、渾源為主要線，而不必以張口為基地，則察北敵情可以無慮矣。如南口能固守半月之久，則各方應援，皆可兵發矣……
湯恩伯牢牢記住了蔣介石要求的“固守半月”。
也就是說，只要他的第十三軍在十五天之內不把南口陣地丟了，哪怕南口一線僅剩下一個山頭，也算是完成了任務。然而，當第十三軍與日軍真正開戰後，湯恩伯才知道半月實在是太長了。
第十三軍的防禦部署是：
一、沿八達嶺、居庸關、南口的平綏線的正面，為第八十九師作戰地區；南口車站及其東南方向的龍虎台（又名關公嶺）為該師羅芳珪的五二九團陣地，即正面第一線。
二、南口東北方向的得勝口、蘇林口，為第八十九師譚乃大的五三〇團陣地，即右翼第一線。
三、居庸關以北的鳳凰台、青龍橋，為第八十九師舒榮的五三四團預備隊位置，即正面第二線。
四、八達嶺或三堡車站附近的岔道、莉澗子，為第八十九師李守正的五三三團集結的預備隊位置，該團位於五三四團的正後，為正面第三線。
五、居庸關西邊的橫嶺城、鎮邊城、十八家（長城分段路門）一帶，為第四師作戰地區，即南口之左翼。其第一線在橫嶺城以西一帶山地，預備隊位於十八家。
六、居庸關以西至橫嶺城的東邊，即第八十九師與第四師的中間地區，為吳紹週支隊作戰地區，其第一線在吊明湖南邊的山地，預備隊位於榛子嶺。吳紹週支隊由第四師劉漢興的二十二團以及臨時增援而來的河北民軍朱懷冰師所屬的兩個團編成。
七、第八十九師砲兵陣地位於居庸關以南山地；第四師砲兵陣地在橫嶺城附近。
八、第八十九師師部駐康莊車站，其前方指揮所位於居庸關。第四師師部駐橫嶺城，前方指揮所在該城以南約七華里的地方。吳紹週支隊司令部駐榛子嶺。第十三軍軍部及所屬補充團駐懷來。增援的朱懷冰師部駐懷來。
從作戰部署上看，中國軍隊第十三軍將主要兵力放在了南口的正面防禦上，其中以第八十九師第二六五旅各團壓力最大。
攻擊南口的中國駐屯軍獨立混成第十一旅團，以單獨執行任務的強桿以及攻擊意志的凶狠而著稱，旅團長鈴木重康的軍銜比其他旅團長高一級，為中將。旅團下轄步兵第十一、第十二聯隊，騎兵第十一聯隊，野砲兵第十一聯隊，山砲兵第十二聯隊，工兵第十一中隊以及輜重兵第十一中隊，兵力四千零九十五人。
湯恩伯的第十三軍後續部隊還在向南口開進，日軍已經開始大規模地轟炸南口車站附近的中國守軍陣地。八月四日上午，日軍向南口陣地正面的製高點龍虎台發起攻擊。中國守軍猛烈還擊，日軍人馬出現傷亡。下午，南口的東西兩面山地都發生了戰鬥，而龍虎台依舊是日軍的主攻方向。由於日軍飛機的猛烈轟炸和炮火的猛烈轟擊，第十三軍官兵出現嚴重傷亡。五日以後，日軍的攻擊陣容中增加了坦克，在飛機、坦克和火砲的掩護下，日軍步兵開始強攻南口一線中國守軍陣地。右翼對得勝口陣地的攻擊，被譚乃大團長指揮的五三〇團擊退。但在龍虎台陣地出現了反复爭奪的拉鋸戰。七日，日軍採取空軍集中掩護，步兵分散成小組向龍虎台頑強推進的戰術。因為久攻未下，這一天的黃昏時分，日軍使用了毒氣彈，龍虎台上的中國守軍一個加強排全部中毒陣亡，日軍在付出包括一名聯隊長在內的傷亡後爬上了龍虎台。
師長王仲廉嚴令第二六五旅旅長李銑把陣地奪回來，但這位旅長“自戰鬥開始即蹲伏掩蔽部，驚恐萬狀，幾次向王仲廉哭鬧”。師長王仲廉只好親率軍部補充團的一個營增援南口車站，並命令羅芳珪的五九團二營營長李瑾帶領兩個連連夜反擊龍虎台。李營長和他的夜襲隊果真神勇，打死了二十多名日軍，還捉了兩個活的，以傷亡五十餘人的代價把龍虎台奪了回來。八日晨，日軍的砲火對龍虎台陣地實施了報復性轟擊，五二九團指揮部被完全炸塌，指揮部的人被埋在了裡面。王仲廉師長向湯恩伯報告了這一情況，消息竟然迅速出現在南京和上海的各大報紙上，題目是血淋淋的《羅芳珪全團殉國》——羅團長負傷後經救治已然脫險，而報紙顯示出的焦灼足見全中國對於南口作戰的極度關注。八日晚，湯恩伯決定放棄南口車站，把防禦重點放在龍虎台。部隊剛剛調整完畢，九日拂曉炮聲再起。還是在坦克的掩護下，日軍再次向南口正面陣地發起攻勢。雙方激烈攻守已經持續了四天之久，日軍開始加強步炮協同，使用小兵力多路滲透的戰術令傷亡逐漸減少，而中國守軍的傷亡卻不斷增加。特別是在日軍猛烈炮火的轟擊下，中國守軍陣地上的防禦工事已成一片焦土，當日軍的砲彈蝗蟲一樣落下來時，中國守軍根本沒有藏身之處。第十三軍有限的砲兵無法對日軍炮火形成壓制，反而是只要開砲就會招致日軍對中國砲兵陣地的猛烈攻擊。因不停地躲避砲擊而幾乎沒有還手的機會，中國守軍的情緒開始焦躁，官兵們認為與其被炸死不如一命拼一命來得痛快，於是紛紛要求實施主動的短促突擊以肉搏為快。師長王仲廉認為士氣可用，即組織了一些小型機動部隊，無論白天還是夜間，不斷地出擊對日軍進行猛烈襲擾。
日軍面對突然再次增加的傷亡，攻擊開始放緩。十日，湯恩伯親臨居庸關視察戰況。在與王仲廉師長磋商後，決定在前沿陣地埋設地雷以阻斷日軍坦克的突擊，同時破壞青龍橋至南口車站之間的鐵路橋樑和涵洞，把南口機車車輛廠裡的火車機車藏起來以免資敵。湯恩伯還沒離開居庸關，前方的報告來了：龍虎台陣地再次丟失。
十一日，日軍第十一混成旅團主力繼續對南口實施攻擊，另派一部向南口西側的長城線實施助攻。中國守軍的每一個陣地上都發生了近距離的肉搏戰，到天色昏暗時中國守軍已經傷亡數百人。第二天，日軍的增援部隊抵達戰場。日軍立即集中起五千多步兵、三十多輛坦克和大量的火砲，向南口、虎峪、蘇林口、得勝口等中國守軍陣地發起全線進攻。在龍虎台與南口之間，一個排的中國守軍全部陣亡，陣地被日軍從中撕開。當日軍的坦克衝上來時，中國守軍沒有反坦克武器，也沒有打坦克的實戰經驗，只能拼命。五二九團七連連長隆桂銓帶領兩個排的士兵迎著日軍瘋狂射擊的坦克衝過去，只要不被打死便跳上坦克掀開蓋子往裡塞手榴彈，兩個排最後以陣亡過半的代價擊毀了日軍六輛坦克。此時，位於南口正面第一線陣地的五二九團已經苦戰八天，全團僅剩下四百餘人。舒榮的五三四團和王仲廉師長帶來的軍部補充團的兩個營，全都被補充到了第一線陣地。在殘酷的拉鋸戰中，目睹著屍橫遍野的景象，前沿上的中國官兵打紅了眼，連長、排長和班長開始進行收復山頭爭勝的較量，明知不可為就是要拼死捨身為之，這種殘酷的血戰令中國守軍幾近瘋狂，而日軍因此遭遇了他們不曾預料到的頑強抗擊。最終，儘管付出了很大代價，日軍對南口的攻擊仍未取得進展。
戰至十三日，湯恩伯命令放棄南口一線陣地，一線所剩部隊向北後退，移至八達嶺和居庸關的主陣地上。
“湯恩伯先生因為日夜辛勞的結果，瘦得不成樣子了。”始終在前線採訪的著名記者范長江寫道，“兩個眼睛深深地凹入，整個身體剩下了皮包骨頭，我們驚異他消耗得如此厲害，幾乎有幾分認不清楚。原來猛攻南口的日軍，在優勢兵力兵器條件下，湯恩伯實遭受空前的勁敵，故日夜操勞，精密指揮，已半個月未曾得一安眠的機會，整天和電話地圖接近，時時注意敵人一寸一尺的移動，我們一次一次的戰鬥經過。而其入察抗日以來，所遭受常人意料以外之打擊，尤覺痛心。間有人提及此等傷心事，湯輒不言，但見其眼淚往往盈眶欲墜，默對客人出神。人不畏外在之強敵，而忌內在之困難，湯氏之處境，惟身臨其境者，始能知其有難言之痛也。”
令湯恩伯軍長熱淚盈眶的“難言之痛”是什麼？
湯恩伯，時年三十八歲，一八九九年九月出生於浙江武義縣嶺下村，祖上歷代為普通農家。十九歲從杭州專科學校畢業，投奔浙軍師長陳儀當了一名排長。浙軍很快被北洋軍閥孫傳芳打敗，湯恩伯短暫的軍事生涯就此結束。不久，同鄉的一位富商去日本留學需要陪同，湯恩伯自告奮勇跟著富商去了日本。他希望能進日本士官學校，因沒軍政要人的推薦而不能，進入明治大學法科學習政治經濟學。不久富商回國，為了維持讀書，他在東京開了一家飲食店，小店維持兩年後倒閉，湯恩伯被迫退學回國。幸運的是，他再次見到他的師長陳儀並得到鼎力資助，不但再度日本進入夢寐以求的士官學校專習砲兵，並且與在日本留學的陳儀師長的外甥女相識並結婚。再度回國後，恩師陳儀已依附於蔣介石，湯恩伯追隨陳儀先任陸軍第一師學兵連連長，又任中央陸軍學校軍事教官和學員大隊長。一九三〇年，中央陸軍學校成立教導師，三十一歲的湯恩伯升任教導第二師第一旅少將旅長，隨即參加蔣介石與馮玉祥、閻錫山展開的中原大戰，戰後升任第四師副師長兼第十八旅旅長。湯恩伯行事的準則是：“我只聽委員長的命令，我對其他的人一概不理。”果然，他的忠心耿耿令他一路升遷，先後任第二師師長、第八十九師師長，直至一九三五年擢升為第十三軍軍長。
陷於南口苦戰中的湯恩伯極其焦慮。
作為中央軍將領，蔣介石耳提面命，作戰不敢有半點馬虎。可是，照這樣打下去，自己起家的老底子第十三軍肯定就要打光了，這等於是中國人說的把家底揮霍光了；但如果南口丟失，腦袋可能就要被自己揮霍了，那時候家底同樣不存在了。這實在是進退兩難之事。況且，作為中央軍，在此作戰多有不便。上司傅作義曾是馮玉祥和閻錫山的部下，而他當年作為蔣介石的部下，曾在中原大戰中與馮玉祥和閻錫山血戰，舊仇可不是喊一聲“抗日”就能一筆勾銷的。因此，在南口這塊戰場上，第十三軍總有些孤軍的味道，這個味道令他十分忐忑不安。此外，還有更令人不安的漢奸問題——“漢奸之多，駭人聽聞”。懷來縣縣長公然聲稱，漢奸是此地的“不可救治之症”。 “敵人利用漢奸為諜報，為飛機指示，破壞通訊機關，破壞交通，擾亂軍隊，使我們無一日安寧。而我對敵方，反不能發動民眾，以做上述同樣之工作，皆因冀、察政治弄成之惡果。”中國軍隊在本土作戰，竟然“無一日安寧”，“中國人有些良心甚差”可能是一個理由；同時，又該如何理解“冀、察政治弄成之惡果”這句話呢？
眼下，湯恩伯除了指揮作戰之外，最重要的是不斷地催促增援部隊。為了得到苦苦等待的增援，他不惜電話電報一日數次，即使明顯感到蔣介石對他的叫苦有些惱怒時，依舊堅持不懈地請求立即增援。十八日，半個月的時間已到，湯恩伯接到了蔣介石的電報：
即使長城線突破時，我軍仍應照預定計劃固守各據點，待援反攻，切勿全線退卻。衛（衛立煌）部已催飭星夜急進矣。
衛立煌的第十四集團軍已經從保定出動，正在急速北上以期增援南口戰場。由於平津失陷，衛立煌的部隊無法由鐵路或公路直接運送，只有繞道北平以西的山地。蔣介石命令孫連仲的第一軍團派一部分兵力搶先佔領房山西北面的高地，以掩護第十四集團軍北上；接著蔣介石又致電傅作義，要求他從綏遠出動增援湯恩伯的第十三軍：“以全公私，勿使其孤軍受危、南口失陷，國家民族，實利賴之。”
在平綏前線的湯恩伯，接到死守南口的命令的同時獲悉張治中在上海戰場也與日軍血拼上了。接著，他終於等來了一部分援軍：朱懷冰的第九十四師和李仙洲的第二十一師。
但是，從日本本土開來的日軍第五師團也抵達了戰場。
第五師團是日本陸軍的精銳部隊，師團長板垣徵四郎中將，下轄國崎登少將指揮的步兵第九旅團和十一旅團，還有師團直屬的騎兵、野砲兵、輜重兵、工兵各一個聯隊，附屬通訊隊、衛生隊以及野戰醫院。
第五師團加入戰鬥序列後，中國守軍的防線危在旦夕。
十六日，日軍新一輪的攻擊開始。
居庸關的正面是第八十九師五三四團，右翼是五三三團，師長王仲廉的指揮部就設在關上。居庸關山谷幽深，山嶺險峻，日軍一度衝入前沿，中國守軍連長牛桂卿等陣亡，倖存官兵在彈藥用儘後抱起山上的石頭迎敵。但是，當日軍再次集中兵力和火力發起強攻時，中國守軍的主要陣地相繼丟失，從而導致防禦線全線動搖。中國守軍的勤雜人員、炊事兵和馬夫等都參加了搏鬥，直到李仙洲的增援部隊抵達後，陣地才被暫時穩定。這個時候，日軍突然放緩了對居庸關的攻擊——日軍改變了主攻方向和戰術：第五師團出動直撲長城關口，其第二十一旅團的第四十二聯隊快速攻占了長城防線上的最高峰一三九〇高地，隨即居高臨下開始攻擊從一三九〇高地至鎮邊城間的各個要隘。日軍企圖以側翼迂迴的戰術突破中國守軍的長城防線，奪取懷來，切斷居庸關方向中國守軍的退路，瓦解中國軍隊的整個防線。
至此，第十三軍第四師的防線也開始承受巨大壓力。
湯恩伯還在不斷地求援。
第二戰區司令長官閻錫山命令傅作義增援第十三軍。此前，閻錫山曾命令劉汝明的第六十八軍和趙承綬的騎兵第一軍向張北、商都一帶的偽蒙軍實施攻擊，以冊應南口方向的作戰，減輕第十三軍的壓力。傅作義執行了這一決定，向商都發起了猛攻。商都是察南重鎮，對其實施攻擊，一能鞏固綏遠的戰略防禦，二可維護張家口側背的安全。傅作義的部隊突襲不成改為強攻，最終以傷亡官兵兩百餘人、斃傷敵偽三百餘人的戰果收復商都。但是，劉汝明卻沒有執行閻錫山的命令，他的第六十八軍主力第一四三師“仍分駐張垣、宣化、逐鹿一帶”。劉汝明的自保，使得張家口的側背處在日軍的威脅之下。因此，當閻錫山命令傅作義再次增援時，傅作義認為張家口的暴露令他無法確保部隊迅速抵達南口方向，但他可以再次出擊張北，以加強張家口側背的安全。傅作義的建議遭到閻錫山的斥責。不得已，傅作義率第七十二師（師長陳長捷〉及第二〇〇旅、第二一一旅和獨立第七旅馳援南口方向。
這時候，衛立煌的增援部隊已經接近周口店一線。
十九日，第十三軍的全線防禦陣地都遭到日軍空前猛烈的攻擊，雙方在黃樓院、禾子澗、沙鍋鋪、八五〇髙地一帶反复爭奪，幾乎每一個陣地上都出現了近距離的肉搏戰，以致一天之內拼死抵抗的中國守軍傷亡達一千二百人以上。
二十日，傅作義趕到了懷來。
這是居庸關與張家口之間的一個小城，湯恩伯的前敵指揮部就設在這裡。傅作義和湯恩伯緊急商討戰場局勢，特別是增援部隊抵達後的作戰方向和任務。就在這時候，衛立煌的電報到了，說他指揮的第十師、第八十三師和第八十五師已分別從涿縣、周口店和淶水兼程北上，預計二十一日抵達戰場。傅作義和湯恩伯立即商定當援軍到達後如何對當面日軍實施反擊以期把日軍趕出整個長城線。
湯恩伯終於鬆了一口氣，第十三軍的苦日子就要結束了。
但是，誰也沒有料到，戰場形勢竟然瞬間急轉直下。
傅作義一直擔心的張家口方向突然出現了巨大危機：由強悍的關東軍組成的察哈爾兵團，在參謀長東條英機中將的率領下，已從察北方向直撲張家口。
無論是張家口，還是察哈爾全省，始終是關東軍覬覦的目標。
南口戰役尚未爆發，日軍中國駐屯軍已針對張家口制訂出作戰計劃：“逐步集中的第五師團及鈴木兵團，從平綏沿線地區開始作戰，席捲察哈爾省，進入陝西北部及綏遠地區。為此，須與關東軍緊密協作。這一戰，至少應在主力決戰之前佔領張家口附近。”儘管作戰計劃只要求關東軍“緊密協作”，但無論是東京的參謀本部，還是天津的駐屯軍司令部，誰都知道關東軍對此次作戰有著“異常的熱情”，而關東軍自己對於這種“異常”的解釋是：為了“滿洲國”的“國防”安全。
關東軍察哈爾兵團一個步兵支隊十三日到達沽源，一個步兵大隊十四日到達張北，一個步兵聯隊十九日到達張北，一個混成旅團十八日從承德出發目的地是張北，另一個混成旅團十八日從通州出發目的地是萬全。 ——關東軍已經從張家口的東北和西北方向全線壓來，一旦佔領張家口，就能與從居庸關向北進攻的第五師團會合，徹底打通平綏線。
張家口的中國守軍，主力是劉汝明的第六十八軍。根據張家口三面環山的地形，劉汝明把保安第二旅布防於張北與長城之間，獨立第四十旅布防於長城內的膳房堡以北，軍主力第一四三師以及傅作義的增援部隊第二〇〇旅布防於萬全附近，保安第七旅布防於崇禮以南。
二十日，關東軍察哈爾兵團以第二混成旅團為前鋒，在飛機和坦克的協助下向張北地區實施突擊。劉汝明部的保安第二旅抵擋不住，旅長馬玉田陣亡，官兵死傷數百，退守至距張家口八十里的神威台陣地。二十三日，日軍攻擊神威台，同時迂迴萬全。神威台的中國守軍在三名營長相繼陣亡後丟失了陣地。二十四日，防守萬全縣城的中國守軍拼死血戰，當城門被日軍猛烈的砲火轟塌後，營長舒效孔在巷戰中陣亡，他指揮的一個加強營官兵傷亡殆盡，萬全縣城失守。關東軍沿著公路開始向張家口急進，張家口的失陷只是時間問題了。
為了保住張家口，準備增援南口方向的傅作義的部隊半路返回，而湯恩伯日夜盼望的衛立煌的部隊也沒能如期抵達。衛立煌的部隊剛一動身就遭到日軍的頑強阻擊。日軍第六師團第三十六旅團（旅團長牛島滿）編成的牛島支隊，獲悉衛立煌部增援南口的情報後，立即進入門頭溝以西地區實施阻擊。衛立煌的第八十三師一直苦戰到二十四日才得以擺脫日軍。可部隊沒走出多遠又被永定河擋住了腳步：連日大雨，永定河河水氾濫，沒有渡河裝備的部隊過不去。
幾近絕望的湯恩伯緊急縮短戰線，他將防區分成了幾個固守的據點：居庸關據點由第八十九師和第二十一師固守，橫嶺城據點由第七十二師和第四師固守，延慶據點由第九十四師固守，懷來據點由獨立第七旅固守。
湯恩伯的命令是：沒有命令不得退卻。
蔣介石的命令是：死守勿退。
但是，橫嶺城方向，鎮邊城方向，中國守軍皆因傷亡殆盡終致陣地失守。
二十五日下午，日軍坦克衝過了居庸關。
二十五日夜，湯恩伯急電蔣介石報告戰況。蔣介石對湯恩伯的回復是：反正是一死，逃跑而死，不如固守而死。
急。懷來。湯總指揮勳鑑：有（二十五日）酉（下午五時至七時）電悉。我軍必須死守現地，切勿再退；否則，到處皆是死地。與其退而死，不如固守而死，況固守以待衛（衛立煌）軍之聯絡，即是生路。此時唯一生機，惟力圖與衛聯絡之一途而已。中正手啟。寢（二十六日）午。
湯恩伯根本聯絡不上衛立煌。
衛立煌的第十四集團軍仍停留在河水暴漲的永定河的上游。
湯恩伯不想死。
二十六日十三時三十分，他下達了南口守軍全軍突圍的命令。
當日，日軍第五師團佔領懷來。
接著，日軍獨立混成第十一旅團佔領延慶。
湯恩伯的部隊剛剛突圍而出，衛立煌的前鋒部隊第十師抵達鎮邊城。發現湯恩伯已經撤離後，第十師立即回撤至房山，然後越過拒馬河，直抵保定以西的滿城，再沿平漢路西側越過大沙河，一直回撤到了石家莊。
南口一線全部丟失後，日軍於南北兩面向張家口壓來，劉汝明不得不下達撤退令。二十六日，張家口陷落。日軍佔領張家口後，沿平綏線繼續推進，致使張家口以東以北地區全部被日軍佔領。
南口之戰，雙方傷亡數字，各類檔案史料統計差別甚大。如取平均數值，中國軍隊傷亡約兩萬六千餘人，日軍傷亡約兩千六百餘人，比例仍是十比一。
因為《大公報》記者始終在南口前線即時報導，湯恩伯得以名傳全中國。湯恩伯自己也認為，除了“固守而死”他沒有做到外，他和他的第十三軍沒有別的過失：防守時間超出了蔣介石的規定；南口最終全線失守在於側背突然受敵，而側背張家口的失守責在劉汝明。
南口之戰，由於戰場指揮不統一，各部隊難以協同作戰，官兵武器裝備以及作戰素質有嚴重欠缺等因素，面對強大的日軍，中國軍隊沒有長期固守的任何可能。因此，以一場血戰顯示中國人的不屈與無畏，稱之為一場胜利並不言過其實，儘管中國軍隊的防守僅僅堅持了十幾天。對此，共產黨中央機關刊物發表短評：“不管南口陣地事實上的失卻，然而這一頁光榮的戰史，將永遠與長城各口抗戰、淞滬兩次戰役鼎足而三，長久活在每一個中華兒女的心中。”“我們不否認南口的失守，對整個抗戰戰局是增加了一個困難，也不否認察綏咽喉的放棄，是增加了黃河下游各省的危險。然而，南口抗戰的英勇，全國民眾對南口抗戰的後援與擁護的熱烈氣象，給了我們證明，不管多大的困難，都是可以克服的。中華民族絕不會滅亡！”
可是，南口戰役之後，面對日軍自北向南的全面進攻，駐防華北的數十萬中國軍隊卻如同洪水決堤般地退敗了。
日軍沒有料到南口方向的作戰推進如此之快，戰場態勢的改變令日軍認為：可以在平漢路的保定與津浦路的滄州一線與中國軍隊決戰了。只是，日軍必須投入更多的兵力才能確保決戰的勝利。
八月中旬，南口方向作戰還在進行時，日軍參謀本部提出應再動員四個師團加入中國戰場。參謀本部的用意是：盡快解決中國問題的唯一方法，是動用大兵力迅速把中國軍隊徹底擊垮。 ——“通過華北會戰獲得一個大的勝利，以迅速結束戰局而不至陷於持久戰爭……通過平定華北重要地區可以促使南京政府反省，在二個月以至半年以內，大概就能取得政治上的解決。”日本人之所以仍舊希圖“迅速”解決，還是因為“滿洲國”北面蘇聯軍隊的軍事存在是其心腹之患。二十四日，日本內閣會議同意動員四個師團投入中國戰場，陸軍大臣杉山元對於閣員們的詢問是這樣回答的：不是問進攻到什麼地方蔣介石才能屈服嗎？ “將要到來的華北會戰正是這樣的一戰”！
三十一日，日軍參謀本部發布命令，修改中國駐屯軍編制，編成華北方面軍以及臨時航空兵團、鐵道部隊和通訊部隊。
華北方面軍戰鬥序列如下：
華北方面軍司令部（司令官寺內壽一大將）。
第一軍：第一軍司令部（軍司令官香月清司中將），第六師團（師團長谷壽夫中將），第十四師團（師團長土肥原賢二中將），第二十師團（師團長川岸文三郎中將），戰車第一、第二大隊，獨立山砲兵第一、第三聯隊，野戰重砲兵第一、第三聯隊，獨立野戰重砲兵第八聯隊，第一軍通信隊。
第二軍：第二軍司令部（軍司令官西尾壽造中將）、第十師團（師團長磯谷廉介中將）、第十六師團（師團長中島今朝吾中將）、第一〇八師團（師團長下元熊彌中將）、野戰重砲兵第六旅團、第二軍通信隊。
第五師團（師團長板垣徵四郎中將）。
第一〇九師團（師團長山岡重厚中將）。
中國駐屯軍混成旅團（旅團長山下奉文少將）。
臨時航空兵團（兵團長德川好敏中將）。
華北方面軍直屬防空部隊。
獨立攻城重砲兵第一、第二大隊。
華北方面軍通信隊、鐵道隊、直屬兵站部隊。
中國駐屯軍憲兵隊。
以上部隊，加之特種部隊以及關東軍察哈爾兵團，兵力共計約三十七萬。
此時，擔任華北地區防禦任務的中國軍隊，為隸屬第一、第二戰區的部隊，其戰鬥序列是：
第一戰區：
第一集團軍（總司令宋哲元），轄第五十九軍（西北軍，軍長宋哲元兼）、第七十七軍（西北軍，軍長馮治安）、第五十三軍（東北軍，軍長萬福麟）、第六十七軍（東北軍，軍長吳克仁）、第二軍團（軍團長龐炳勳）、第四十軍（西北軍，軍長龐炳勳兼）、第四十九軍（東北軍，軍長劉多荃）、騎兵第三軍（軍長鄭大章）。
第二集團軍（總司令劉峙），轄第一軍團（軍團長孫連仲）、第五十二軍（中央軍，軍長關麟徵）、第三十二軍（晉軍，軍長商震）、第三軍（滇軍，軍長曾萬鍾）、集團軍直屬部隊、騎兵第四軍（東北軍，軍長檀自新）。
第十四集團軍（總司令衛立煌），轄第十四軍（西北軍，軍長李默庵）。
挺進軍（司令馬占山）、特種兵部隊。
第二戰區：
第六集團軍（總司令楊愛源），轄第三十三軍（晉軍，軍長孫楚）、第三十四軍（晉軍，軍長楊澄源）。
第七集團軍（總司令傅作義），轄第三十五軍（軍長傅作義兼）、第六十一軍（晉軍，軍長李服膺）、第六十八軍（西北軍，軍長劉汝明）、第十七軍（西北軍，軍長高桂滋）、第十三軍（中央軍，軍長湯恩伯）、集團軍直屬部隊。
預備軍（總司令閻錫山），轄第八路軍（總指揮朱德）、第十九軍（晉軍，軍長王靖國）、騎兵第一軍（晉軍，軍長趙承綬）。
以上部隊共二十四個軍、五十三個師、二十一個旅，加上其他部隊，兵力約六十萬人。
九月四日，華北方面軍司令官寺內壽一抵達天津，當日即制訂了華北會戰指導方案，總方針是：“在保定—滄州一線的附近努力圍殲進入該線及其附近的中國軍隊。為此，以平漢線地區為主決戰方面，預定決戰時間大概為十月上旬。”具體作戰方案是：
第一軍在北平集結完畢後，第二十師團於平漢線西側，“以急襲突破敵陣地，以機動部隊神速佔據敵陣地後面的交通要點”，阻斷敵之退路；第六師團和第十四師團於平漢線東側發起攻擊，與第二軍相配合，“在正定（平漢路）—滄州（津浦路）大道以北地區圍殲敵主力”。第一軍進行上述作戰的同時，華北方面軍主力部隊於九月中旬前後推進至保定以北，從西面的易縣至東面的霸縣一線，對保定至滄州一線發起攻擊。 “若敵人很快退卻，一舉向順德—德縣一線追擊，在該線以北地區圍殲所在之敵”。航空兵團初期協同第一軍“消滅敵先頭兵團”，之後“要盡力阻止敵人撤退，切斷來援的增援兵團，為此，要伺機轟炸黃河橋樑”。
中國軍隊第二十九軍從北平一直撤退到保定。不久，接到命令開赴津浦線上的唐官屯、馬廠一線阻擊南下的日軍。到達預定地域後，第二十九軍主力沿著減河將第三十八師放在了鐵路以東，第三十七師放在了鐵路以西，第三十七師的六五七團是全軍的前沿。
在津浦線上的減河邊抗擊日軍的那群紅臉漢子，終於等來了主力。
自盧溝橋事變以來，華北的大雨就沒有中斷過。沿著津浦鐵路南下的日軍第十師團在向中國守軍六五七團前沿陣地發起攻擊時，大雨傾盆，四野汪洋。泥里水裡，六五七團堅守不退，幾天下來全團兩千四百多人只剩下七百多人，連排長傷亡過半，兩名營長身負重傷。團長王維賢不斷地向軍部請求增援，但卻總是沒有回音。此時，第二十九軍正奉命擴編為第一集團軍，原來的各師都擴編為軍，第三十七師和第十八師擴編為第五十九軍，第一四三師、獨立第四十旅擴編為第六十八軍，河北保安第一、第二旅改編為第一八師。部隊擴編等於原地升官，又是國民政府的委任，將領們自然忙成團。而在前沿苦戰的王團長用電話找遍了旅部、師部和軍部，都沒找到自己的長官。眼見部隊要打光了，日軍隨時可能突破前沿陣地，王團長只好直接找到了集團軍總部。可是，軍擴編成了“集團軍”，師長們都當上了軍長，高官多管事的人反而少了。新任第一集團軍總司令宋哲元正在山東養病，職務由新任第七十七軍軍長馮治安代理，第七十七軍軍長職務由新任第三十七師師長劉自珍代理，王維賢團長找了半天，只找到個參謀處長李劍飛，得到的回答是立即增援。直到第二天下午，也未見增援部隊抵達。天黑時分，好容易上來兩個營，可是陣地已經垮了。往後撤退的時候，傳來代總司令馮治安的命令：誰丟了陣地砍誰的頭！王維賢又冤枉又害怕，經過哭訴和申訴，雖然沒被砍頭，但被命立即收復陣地。沒等王維賢返回去拼命，全線撤退的命令又到了。王維賢團長後來才得知，從渤海灣登陸的日軍第十六師團已經推進到了唐官屯、馬廠以東，於是，“不僅停止了收復靜海的行動，唐官屯、馬廠之線也未經激戰即全部後撤。第二十九軍在津浦路上對日作戰的實際情況，基本上只是敵人追我們跑而已”。
津浦路上的作戰，一開始就敗局已定。
為了在津浦路阻擊住日軍，防止平漢路正面的防禦線側背受敵，蔣介石把在淞滬戰場指揮作戰的第三戰區司令長官馮玉祥調到了津浦路，並於津浦路的北段地區劃出一個新的戰區，即第六戰區，司令長官為馮玉祥，長官部設在德州以北的桑園，統轄第一、第三集團軍的部隊。蔣介石之所以讓馮玉祥來津浦路，並專門為他劃分出第六戰區，是出於白崇禧的建議。白崇禧的理由是，此時在津浦路作戰的中國軍隊大多是馮玉祥的西北軍舊部。可是，令蔣介石和白崇禧都沒有想到的是，馮玉祥的舊部多數不願意接受他的指揮。馮玉祥一上任，就命令第三集團軍總司令韓復榘派兵北上增援，可韓復榘拒絕調動自己的部隊。為了商討作戰問題，馮玉祥專程到第一集團軍司令部會見宋哲元，宋哲元僅在專車上與馮玉祥見了個面，就推說身體不好請假回山東休養去了。馮玉祥又召見第一集團軍代總司令馮治安，馮治安藉口說前線戰事緊張就是不肯來見。
沒人買戰區司令長官的賬，仗該如何打？
九月十八日，沿著津浦路，日軍第十師團從馬廠、青縣開始南下，首先向中國守軍第一八一師陣地發起攻擊。第一八一師剛從地方保安部隊改編而成，官兵極低的作戰素質致使阻擊陣地很快丟失。二十一日，日軍開始攻擊中國守軍第五十九軍的主陣地，第五十九軍只抵擋了兩個晝夜，陣地也丟了。十三日，日軍的攻擊線已推進到第四十、第四十九軍的正面。日軍知道這裡接近滄州了，攻擊十分凶狠，先是航空兵群對中國守軍的陣地、陣地後方以及兩冀進行連續轟炸和掃射，接著砲兵集中火力對中國守軍的主陣地實施壓制和破壞性射擊，然後步兵在坦克和裝甲車掩護下攻擊推進。中國守軍陣地在第一時間就遭到嚴重擊毀，官兵尚未作戰就出現的大量傷亡導致姚官屯陣地出現危機。第一〇九師奉命增援前沿，黃昏時分才將突入前沿的日軍反擊回去。二十四日，天還未亮，日軍航空兵和砲兵的轟擊便又開始了，步兵隨後沿著鐵路兩側向前突擊。為了加強阻擊陣地，馮玉祥命令第五十九軍部和集團軍總預備隊一部冊應一線作戰。中國守軍雖然奮力苦戰，姚官屯等陣地還是相繼被日軍突破。到了這天下午，除了第四十九軍第一〇九師一部仍在固守滄州外，其餘部隊在夜間撤退時因遭到日軍猛烈追擊而發生混亂。二十五日凌晨，日軍追擊至滄州城郊，第一〇九師陣地受到更為猛烈的轟炸，在戰場前沿，雙方很快進入了殘酷的白刃戰。第三二五旅649團八連連長穆春茂，一個強壯高大的北方漢子，在子彈打光後與日軍拼上了刺刀，連續刺倒數個鬼子後血流殆盡陣亡。在這天的戰鬥中，僅649團就有三百多官兵在白刃戰中傷亡，其中與八連連長穆春茂一樣拼盡最後一滴血的軍官還有一營營長王肖孔、連連長吳蔭華和六連連長宋連基。
滄州失守後，日軍緊追不捨。
為了爭取喘息的時間，第一集團軍代總司令馮治安下令扒開運河。
滔滔運河水造成了滄南的氾濫，中國軍隊位於滄南的預設陣地全部淹沒，南撤的部隊根本無法在滄河南岸停住腳步進行防禦，本已陷入混亂的部隊只有沿著津浦路繼續向南皮、馮家口一線撤退。
此時，一個更令人憂心的消息傳來了：平漢路上的重鎮保定已經失守。
負責平漢路防禦的中國守軍是劉峙指揮的第二集團軍。
八月初，依據國民政府於盧溝橋事變後製訂的第一集團軍反攻天津、第二集團軍反攻北平的預想，劉峙曾充滿自信地制訂出一個反攻北平的作戰計劃。但是，到了九月初，從張家口南撤至蔚縣的劉汝明的第六十八軍又開始南撤，致使平漢路以西的淶源告急，不但劉峙部的側翼已經不安全，且蔣介石還命令他抽出三個團去防守淶源時，劉峙反攻北平的雄心壯志頓時煙消雲散。就在這時，他得到了日軍準備沿平漢路大舉向南攻擊的情報，只有匆忙沿平漢路兩側和縱深部署第二集團軍的防禦：
孫連仲的第一軍團防守房山、周口店、黑龍關一帶；
裴昌會的第四十七師防守涿縣、馬官屯和長溝鎮一帶；
萬鍾的第三軍除增援淶源的三個團外，其餘部隊防守高碑店以南的定興一帶；
檀自新的騎兵第十師防守長安城、馬頭鎮一帶；
關麟徵的第五十二軍防守滿城、漕河頭、保定一帶。
這個從北向南的階梯式展開的部署，既沒有防禦重點，也沒有各部隊間的協同關係。
沿平漢路南下，是日軍的主攻方向，由香月清司中將指揮第一軍擔負作戰任務。第一軍自北平南部的出發地，從西向東並排投入了川岸文三郎的第二十師團、谷壽夫的第六師團以及土肥原賢二的第十四師團，三個師團在五個砲兵聯隊和兩個坦克大隊的支援下，於九月十四日分三路齊頭推進，其投入兵力之大攻擊來勢之凶，完全出乎了劉峙的預料。
首先發起攻擊的是東側的第十四師團。原計劃發起攻擊的時間是日落時分，但該師團整整提前了八個小時，原因是提前一天潛入中國守軍陣地的偵察員發現，中國軍隊陣地上兵力很少，且已有撤退的跡象。土肥原賢二即刻決定不等日落馬上攻擊。上午九時，攻擊剛一開始，當面中國守軍的陣地就出現了動搖。兩個小時後，日軍第十四師團突破當面抵抗，強渡了永定河。受到土肥原賢二的帶動，谷壽夫的第六師團也於下午二時開始渡河，向宋哲元的第一集團軍與劉峙的第二集團軍的結合部，即津浦路與平漢路之間的固安一線發起攻擊。中國守軍馮佔海的第九十一師和周福成的第一一六師陣地，在日軍的狂轟濫炸下頃刻成為一片廢墟。面對日軍的大舉進攻，劉峙下達了迎擊日軍的命令：動用涿縣、定興的二線部隊，速赴固安方向迎擊日軍，力爭將日軍壓縮在永定河畔實施圍殲。為此，命令孫連仲的第一軍團除了鞏固原有陣地外，以第三十一師主力會合第四十七師，除防守平漢路以西紫荊關、淶源以及高碑店原有陣地外，其餘部隊由定興、高碑店一直向東攻擊日軍的左側背。劉峙命令各部隊要勇猛出擊，不得已時至少要固守大清河的西岸。
但是，土肥原賢二的第十四師團十五日拂曉已經進至拒馬河，當晚全部渡河完畢，這就意味著日軍已經通過了紫荊關，急速推進到了位於琢州、高碑店一線的中國守軍的背後。谷壽夫的第六師團也通過了難以通行的低窪濕地，與向固安趕來的中國軍隊迎面撞擊。曾萬鍾的第三軍在苦戰中傷亡兩千五百餘人，殘部僥倖衝出重圍。而檀自新的騎兵第十師本應當面阻擊越過拒馬河的日軍，但是部隊尚未見到日軍步兵，就在日軍飛機的猛烈轟炸下渡過大清河逃回了涿縣。劉峙命令第四十七師師長裴昌會協同第三十一師池峰城部的一個團迅速將日軍擊退，並投入預備隊四個營在涿縣、松林店之間佔領陣地；命令檀自新的騎兵師在琢縣東北山地實施搜索，協助池峰城部固守涿縣縣城和附近陣地；命令第三軍軍長曾萬鍾立即派出部隊阻擊迎面日軍。但是，劉峙的部隊尚未調整好，日軍第二十師團的攻擊開始了。
日軍第二十師團的攻擊目標，是北平西南房山以北的孫連仲部。孫連仲的第一軍團屬西北軍系，轄第二十七、第三十、第三十一師和獨立第四十四旅，盧溝橋事變後，該部奉命從湖北孝感和應山北上，集結於保定地區待命。日軍向平津發動攻擊時，該部向北平前進迎敵，曾與日軍在良鄉、琉璃河、竇店附近激戰多日，官兵繼承西北軍使用大刀的傳統，堅守陣地，給日軍極大的殺傷。南口戰役時，為冊應湯恩伯的戰場，該部曾向良鄉的日軍實施反擊，給日軍造成了局部混亂。這一次，面對當面強悍的日軍師團，孫連仲親率第三十師防守房山西南的高地，同時命令第三十一師防守明頂山，第二十七師防守琉璃河。日軍的攻擊剛一開始，孫連仲就感到了極大的壓力：明頂山陣地的中國守軍死拼不退，直到一個連的守軍全部陣亡；竇店陣地始終處於炮火的攻擊下，守軍營長因部隊的巨大傷亡而不知所措，最終擅自撤退。竇店丟失後，日軍第二十師團強渡永定河向高碑店迂迴。由於琉璃河陣地過於前突，第二十七師放棄陣地向涿州轉移，試圖與第三十、第三十一師共同組成新的阻擊線。但是，中國守軍的阻擊線尚未形成，日軍第二十師團跟著殺了過來。受到兇猛衝擊的中國守軍一片混亂，各部隊在雷雨之夜倉皇撤退。 ——孫連仲部在房山與琉璃河一帶，自盧溝橋事變以來堅守了一個多月，因部隊傷亡慘重多次請求劉峙增援，而劉峙始終沒有增援一兵一卒，最終部隊撤退時也沒有得到任何掩護，這導致了孫連仲與劉峙之間裂痕縱深，平漢路防禦戰的前景由此更加令人不安。
十八日，土肥原賢二的部隊佔領松林店。
至此，劉峙的第二集團軍各部，大多都因官兵傷亡過多喪失了作戰能力。劉峙曾試圖收拾殘部建立起新的阻擊線，然而本來就薄弱的通訊網早已被日軍徹底破壞，不但劉峙已經無法控制部隊，各部隊將領也無法控制士兵，驚恐的退卻無論什麼命令都無法制止，潰敗的洪水直接湧向了平漢路上的保定。
保定，中國華北大平原的重鎮，四野平坦開闊，利於日軍機械化部隊展開作戰。
十八日，日軍華北方面軍第一軍的作戰命令是：
一、第二十師團應突破石板山附近，進入方順橋附近，切斷敵之退路。
二、第十四師團應突破滿城附近，進入保定西面地區消滅敵人。
三、第六師團應沿平漢鐵路前進，消滅保定附近之敵後，不失時機以步兵旅團長指揮的軍追擊隊向石家莊追擊敵人。
四、步兵第一一八旅團應集結在涿州。
保定危急，劉峙向南京求援。
此時中國軍隊主力大部分在上海激戰，無法北調，蔣介石只能命令劉峙使用現有兵力與日軍在保定地區死戰。而劉峙只是簡單計算了一下就明白，以他目前掌握的部隊守住保定是不可能的：右起白洋淀，沿著漕河向西，依托滿城西北高地的保定，其正面防線長約七十公里，至少需要十個師才能談得上全線防禦。眼下，劉峙能夠掌握的只有關麟徵的第五十二軍，該軍是八月才由第二十五師為底子組建起來的中央軍係部隊，轄鄭洞國任師長的第二師和張耀明任師長的第二十五師。另外，還有剛剛增援而來的陝軍趙壽山的第十七師。
二十一日，日軍第十四、第二十師團猛攻保定外圍，至天黑時分，鄭洞國和張耀明兩師的陣地相繼被日軍突破，戰鬥接近保定城垣。
第二天一大早，在飛機火砲的支援下，日軍繼續向保定城垣外圍的滿城、漕河一線陣地發動攻擊。畢竟是中央軍系的部隊，在保定左翼漕河一線防禦的第二十五師頑強阻擊。第七十三旅旅長戴安瀾指揮一四五團在阻擊日軍強渡漕河時，團附霍錦堂、一營營長陳儀章身負重傷，連排長和士兵傷亡兩百餘人，但陣地依舊在。渡河的日軍轉而攻擊鄰近的第七十五旅一四九團陣地，激戰中，該團三營陣地被日軍撕開——營營長徐克讓是軍長關麟徵的陝西老鄉，很傲慢，不聽團長覃異之的指揮擅自後撤；覃團長命令二營上去恢復陣地，二營營長李正誼也是軍長關麟徵的陝西老鄉，也不聽指揮，跟著三營一起往後撤，結果一四九團的陣地丟失，仍在堅守的一四五團三營的側翼暴露。日軍突破保定以西滿城高地的防禦陣地後，開始向保定中國守軍的側後迂迴，支