而这时蒋介石在南方也是自顾不暇，他在江西剿共的中央军也正遭到败绩，根本无法抽调大军北上，财政更是吃紧到与代理行政院长宋子文闹翻。

但是在接到华北告急的情报之后，蒋介石只有急调二十五师关麟徽，第二师黄杰，第八十三师刘戡，由徐庭瑶指挥，组成第十七军战斗序列，前往北平与长城防线，支撑面临崩溃的地方山头部队。

但是由于中国在热河的杂牌军守军，根本不堪一击的溃败，激起了全国舆论一面倒的声讨，一股政治风暴已经冲击到国民政府的整个军政结构，要求张学良下台负责，成为舆情一致的&ldo;共识&rdo;。

蒋介石原没有料到热河的战事，会出现如此快速变盘的局面，因此在接到大局出现崩溃的急电之后，于三月九日匆匆的北上抵达保定，他立刻会晤了张学良与华北其它军政领袖。

张学良自知自己无力指挥全局作战，更无法对于热河的溃败作出交代，只有请辞本兼各职，准备转到上海进行戒毒复健，然后出洋考察。

蒋介石立刻接受张学良的辞职，并且指派何应钦负责指挥华北各军，沿长城防线进行抗日作战（这时东北军各部都能识大体，没有因为张学良的离职而搞出花样，这以中国当时的地方军割据状况而言，是几乎绝无仅有的表现）。

武藤信义灵活地运用兵力，十天内就轻取热河之后，立刻决定依照计划扩大战果，以乘机为华北分裂，创造有利条件；他也想要痛击北上增援的中央军，以为日军在上海作战不利，挽回更多的面子。

因此武藤规划的作战目标重点，不只在夺取热河，更是要进袭长城防线，特别是要狠狠的教训一下蒋介石的中央军，以打散蒋介石的国民政府所开始建立的威望与凝聚力。

蒋介石这时在张学良完全的配合下，果断地改组华北守军的战斗序列，由于援救热河已是不可能了，于是想在长城防线，给与日军攻势有效的遏阻，而东北军即成为争取布防时间的前方&ldo;炮灰&rdo;了。

何应钦下令增援的中央军，于西北军宋哲元部、晋军商震部，跟在东北军之后，进驻地形险要的长城关口，正式迎战日军的攻势。

第四军团东北军的万福麟部，从热河南部退到长城防线之后，奉命坚守喜峰口，以待西北军宋哲元部的二十九军增援接防。

东北军在日军猛烈的攻击下，伤亡极其严重，但给与了宋哲元部一个缓冲的时间。

二十九军在三月七日抵达喜峰口阵地，即刻遭到日军的猛攻，于是宋哲元利用喜峰口复杂的地形，大胆抽调兵力，从侧面夜袭日军，这是刚攻占喜峰口高地的日军，根本没有想到的华军作战方式，竟然敢从侧面发动夜袭，而且是用短兵肉搏作战。

在近身的肉搏战中，日军优势火力是无从发挥，反而是西北军的大刀比日军的刺刀管用，所以造成日军震撼性的损失，这就是著名的&ldo;喜峰口大捷&rdo;。

接着上阵的西北军刘汝明部，也在喜峰口西边的罗文峪防守战中，对日军发动成功的逆袭，造成日军严重的伤亡，因此西北军一时声名大噪（大刀队也被渲染成为中国抗日的无敌利器）。

另外一只东北军王以哲部，则是奉命在古北口挡住日军的攻击，这是日军攻击的主力所在，目标是直扑北平，而与中央军进行决战。

抵挡日军前锋的东北军从来就没有面对过如此正规作战的场面，在日军优势的陆、空联合炮火攻击下，遭到极其严重的损失，但是仍支撑到让关麟徽二十五师在三月十一日赶到古北口，占领阵地，而与日本第八师团主力接战。

双方血战三昼夜，战事之惨烈，前所未见，日军使用陆空联合攻势，特别是其长程巨炮的火力，具有极大的杀伤力，造成华军所有的防御阵地几乎完全毁坏，师长关麟徽负伤，全师的伤亡超过一半以上。

日军几度组织敢死队进攻，才压迫伤亡惨重的华军二十五师，退到南天门布防。

这时由黄杰的第二师接替迎战，在南天门防线，与日军展开浴血作战，这场作战维持了五天，由于全师伤亡极大，中央军的防线再度被迫南移到新开岭，由刘戡部接防，日军继续猛攻。

就这样中央军轮番接战，日军也一再的增补兵力，双方力拼到五月十三日，由于中央军已经伤亡过重，而失去战力，不得不全线撤退，日军的兵锋前缘，就直逼北平近郊的密云附近了。

而正在此时，日军突然在四月二十日主动地从所攻占的滦东地区后撤，这是因为日皇已经关切到关东军&ldo;违命&rdo;，擅自越过长城进入关内作战的情况。

裕仁在十九日接见参谋次长真崎大将，询问有关关东军为何会出现在关内之后，迫使军部急电关东军司令官武藤，命其撤军。

武藤当然不敢公然违抗敕令，所以立刻将关东军从滦东调回关外。

但是由于板垣征四郎企图策反汉奸，制造华北自治的计划正在进行到紧要关头，因此急电关东军不能撤回关外，否则整个策反计划将会功败垂成。

最后武藤只有派遣关东军参谋长小矶国昭中将，赶回东京，争取军部与日皇的同意与谅解，特准关东军在长城&ldo;沿线&rdo;作战，已达成收买华北军阀，瓦解国民政府在华北主权的政略目标。

由于日皇裕仁对于关东军在热河作战的&ldo;伟大&rdo;胜利，是万分的高兴与满意，因而亲自传谕，嘉奖日军在这次热河作战的英勇表现。

裕仁完全忘记了，这是对中国的公然侵略，日本根本没有对中国宣战，也没有任何的事变籍口，就在中国境内大动干戈。

同时他也批准了小矶国昭的长城&ldo;沿线&rdo;弹性用兵方案，因此关东军很快又回到关内，再度对平、津形成包围。