恩伯以王仲廉第89師主力佈防於青龍口岔道、得勝口、虎峪村、蘇林口一帶；高桂滋第84師在寧疆堡、赤城、龍關守備，組成環形防禦體系。以王萬齡第4師為總預備隊，控制沙城懷來；總司令部設在懷來，阻止沿平綏路西進之敵。

8月上旬，日軍獨立混成第11旅團在第5、第10師團等部的協同下，向南口發起猛攻。其一部繞過南口側翼，進攻居庸關、懷來，其一部由察省沽源南下，進襲延慶、懷來，企圖截斷平綏路，夾擊南口中國守軍。

一、整軍抗戰（11）

8月8日，日軍出動1000餘步兵，在10多門重炮的掩護下，首先進攻得勝口。守軍憑險拒敵，敵又增兵1000餘，發動多次衝鋒，均被守軍擊退。

這時，國民政府軍委會急令閻錫山增派部隊趕赴集寧、豐鎮，與南口形成“犄角”之勢。

8月12日拂曉，敵又增兵5000，野炮50門，在飛機坦克的支援下，向得勝口、虎峪村、南口、蘇林口一帶陣地發動全線進攻，重點攻擊南口。在敵地、空強烈炮火的轟擊下，南口的陣地工事幾乎被夷為平地。守軍沉著應戰，同敵激戰終日，並於當晚發動反攻，將突入鎮內的敵人趕出。此役敵我傷亡均達500餘。

閻錫山鑑於南口防線太長，兵力太單薄，當日（12日）電呈軍委會，擬請派兵3師，進駐晉東地區。蔣介石決定以機動兵力從兩翼增援南口，13日電令第14集團軍衛立煌部3個師從石家莊馳援；又令孫連仲率第1軍團襲擊良鄉、坨里的日軍，以資策應。

8月13日晨，日軍再度猛攻南口，守軍奮力抵抗，戰鬥呈白熱化的程度，守城官兵用血肉之軀和簡陋的爆炸裝置阻擊突入鎮內的坦克。次日，鎮口兩側守軍同日軍展開激烈的肉搏，廝殺10多次，終將敵擊退。

在援軍未到達的情況下，為了解南口之圍，閻錫山電令劉汝明部和騎兵第1軍主力，附第218旅董其武部，向察北反攻。董其武親督所部，於14日收復察北重鎮——商都。這時，日關東軍察哈爾兵團（4個混成旅團為基幹）由東條英機率領，從熱河出發，沿北線經多倫、沽源，向張家口進逼，意在同南線沿平綏路進攻之日軍，兩路夾擊張家口。傅作義一面命劉汝明在張北一帶阻擊北線之敵，並堅守張家口；一面令董其武部由商都、張北一線前進增援劉汝明部。

8月15日，日軍出動大隊步兵，在40輛坦克、30架飛機的掩護下，復向南口、居庸關守軍陣地進攻。南口右側高地被敵狂轟濫炸得滿目瘡痍，一營守軍傷亡3/4，不久被敵佔領。這樣，南口就處於敵炮火之下，形勢對我非常不利。為了扭轉戰局，中國軍隊向高地發起多次反攻，但均未奏效。次日，戰鬥的焦點轉向左側高地。為了緩敵攻勢，閻錫山接受何應欽電令，速派晉綏“騎兵繼續向察北挺進，以緩和敵對南口之攻勢。”　騎兵遂連克南塹壕、化德，17日又攻佔尚義，從而對張北右側之敵形成威脅。

日軍鑑於察北我軍攻勢的壓力，乃決定早日解決南口戰役，連日出動大批飛機、坦克，發起一次又一次的進攻，但均未得逞。南口戰事更趨激烈，但是，衛立煌的援軍仍未趕到。

8月17日，閻錫山又電令傅作義率1個師（第72師）和3個旅（第200、211旅、獨立第7旅），由火車運往懷來增援南口。

日軍久攻南口不下，乃決定改變戰略，暫停正面強攻南口，採用包抄戰術，進擊張家口。

張家口，平綏鐵路線上又一軍事重鎮，自古為兵家必爭之地。早在7月20日，毛澤東就致電閻錫山，指出：“日寇大舉已定，無可挽回。如令其佔據北平、張家口，則晉綏之危至。擬憑全力督責冀察當局堅守平津、張家口等處。部隊似宜以一部向張家口出動增援劉汝明，一面力促蔣氏（指蔣介石——引者注）增兵北援。誠如尊言，非抗戰無以圖存。而今日已至力爭平津、張家口之緊急關頭。一得之愚，尚祈考慮。”　可是，閻錫山沒有接受。

一、整軍抗戰（12）

如今，日軍兵臨城下，然劉汝明仍採取單純防守的佈防戰術，戰線拉得太長，未能在敵重兵進攻的情況下，及時收縮兵力，以致崇禮、膳房堡、膳南山以及張家口的外圍陣地水觀臺相繼丟失，張家口成為一座孤城。

8月20日，傅作義在懷來召開軍事會議，準備向南口之敵反擊。這時，日軍已完成了對張家口的包圍，並以一部直撲張家口西的孔家莊車站，企圖截斷平綏路交通。如果張家口為敵所佔，平綏路被截，不僅我南口作戰