與進攻的日軍始終以死相搏，不少成編制的部隊直到全部戰死才休，居庸關的長城上到處都是年輕的中國男兒的熱血，13軍最後連軍長湯恩伯的勤務兵都已經上了戰場，日軍混成第11旅團從8月8日開始進攻，殘酷的爭奪戰一直打到26日，被13軍給予了迎頭痛擊。不過13軍也已經拼的力竭，並且作為日軍大軍洪流前的一葉扁舟，為了避免被圍殲，最終只能在8月26日後退。

68軍的劉汝明雖然地方主義思想嚴重，堪稱政治上的睜眼盲，在日軍大兵壓境之時還是抱著內戰的思維，不過作為軍人也算一條漢子，率領68軍在張家口抵擋日軍精銳第五師團整整一個星期，這些中國軍隊的抵抗也開始令日軍對中國軍隊有了那麼一絲的敬重。

在湯恩伯的13軍和日軍血戰時，雖然南口不屬於山西境內，不過唇亡齒寒之下，現在所有人都知道西進日軍的下一步目標一定是山西，閻錫山也立即派出晉綏軍十三太保之一的李服膺，率領晉綏軍的精銳61軍對南口前線作戰的13軍進行增援。不過李服膺只是派了一個旅上前支援，且這個旅最終沒能到達南口作戰前線，在13軍血戰18天已經力竭，在8月26日從居庸關一線後撤時，61軍的這個旅也只能跟著後撤。