熱河失陷後，日軍推進至長城沿線各口附近。其兵力部署為：第8師團位於承德、古北口外地區，混成第14旅團位於喜峰口外及冷口地區，混成第33旅團位於界嶺口外和義院口外，第6師團及騎兵第4旅團位於赤峰地區。北平軍分會代委員長何應欽和參謀長黃紹?為阻止日軍繼續向長城各口侵犯，將參戰部隊重新進行了部署：

第1軍團防守天津、大沽及警備津浦鐵路；

第2軍團擔任灤河以東和冷口附近的防務；

第4軍團在原地整訓，並以3個師協助第57軍防守冷口以東長城要隘；

第3軍團負責喜峰口、馬蘭峪方面防禦；

第8軍團擔任古北口方面作戰；

第6、第7軍團擔任察東防務；

原第5軍團湯玉麟殘部在察東沽源整補。

以上8個軍團共14個軍(含1個騎兵軍)、36個師(含6個騎兵師)、19個旅(含8個騎兵旅、3個炮兵旅)，約25萬人(如附表１６１)。

(一)古北口、南天門及興隆戰鬥

古北口、南天門戰鬥是長城抗戰中歷時最長(自1933年3月7日至5月23日)、雙方兵力投入最多的戰鬥。

1933年3月4日，日軍第8師團占領承德後以第16旅團向灤平方向挺進，師團主力在飛行隊支援下全力向黃土梁及其以西地區進攻。

為阻敵西進，北平軍分會乃令駐古北口一帶的第107師北上，在青石樑一帶占領陣地，掩護後方部隊集中。3月7日，令第112師及附屬炮兵營歸67軍軍長王以哲指揮，向古北口推進；並令第25師向密雲集中，騎兵第三師從沙河向白馬關推進，第2師黃杰部向通縣集中。

當第107師北進之時，因熱河軍潰敗過快而致青石樑失守，該師乃在黃土梁附近進行抵抗。經過4天激戰，終因敵我力量懸殊、官兵傷亡過多、彈藥將盡，於3月 9日下午2時向古北口撤退。此時，第112師張廷樞部已在古北口附近的將軍樓、米窩鋪、二道溝之線部署防禦。自9日起，敵步兵在炮兵和空中飛機的掩護下向守軍陣地發起進攻。該師戰到10日，因傷亡過重不支，敵軍沖入陣地，不得已向南天門撤退。北平軍分會急令第25師北上，防守古北口。

古北口為北平到承德的關口古道，是平津之門戶，其東長城由南而北，其西長城由北而南，形成正面寬25公里的突出部。古北口正居其中。口北為連續起伏的燕山，口南便是丘陵和平原。敵如占領該口，可直衝平津，故地理位置十分重要。

第17軍第25師於3月5日抵達通縣。由於第17軍軍部還在蚌埠一帶，該師歸軍事委員會北平分會直接指揮。3月8日該師奉令進駐密雲。這時古北口形勢危急，軍分會令其增援古北口。10日上午該師抵古北口。當第112師不支而退、陣地出現缺口時，第25師第73旅即占領古北口鎮南的東西兩側高地，第75旅集結在黃道甸附近，另以第112師1個團在第73旅右翼的將軍樓擔任防守。

3月10日下午3時，日軍以一部兵力在炮火掩護下進行正面寬大的戰鬥偵察性進攻，數小時後撤退。11日拂曉，日軍第8師團主力向右翼陣地發起進攻。戰至上午10時，第112師不支而退。日軍迅速占領了古北口關口，並乘勝向第25師右翼包圍攻擊。防禦該地的第73旅第145團因孤立突出被敵包圍。師長關麟徵指揮第75旅馳援，出古北口東關不遠與敵遭遇，雙方短兵相接，關師長負傷，團長王潤波犧牲，但終將敵擊退。關麟徵負傷後，第73旅旅長杜聿明代理指揮。 12日4時，日軍再度發起進攻，戰鬥更為激烈。至午後3時，右翼第145團傷亡殆盡。師屬各部與師指揮所聯絡中斷，形成各自為戰的狀態。守軍各部不支，紛紛潰退，古北口被日軍占領。到下午5時，師屬各部退到南天門左右高地之線，其防禦任務由第2師接替。日軍占領古北口後停止前進，中日雙方暫時形成對峙。對峙期間，日軍不斷以小部隊對第2師陣地發動攻擊。均被守軍擊退。第2師利用戰鬥間隙加構陣地工事，在南天門陣地右自潮河岸黃士梁起，左到長城上的八道樓子止，在正面寬約5公里的中段，以421.3高地為據點，縱深配置，並在南天門後方構築了6道預備陣地。4月5日，軍事委員會電令調第67軍王以哲部增防灤西，由第83師接第110師防地，古北口方面全由第17軍防守。

4月11日，為配合冷口作戰，第17軍令第2、第83師各編1個大隊對敵後方古北口背面和巴克會營進行夜襲，殺傷日軍多人。何應欽怕引起敵人更大的進攻，令部隊停止了襲擊行動。〔12〕但日軍並未因此不再進攻，自4月中旬以來不斷向古北口方面增兵。16日之後，日飛機即向古北口、南天門一帶進行轟炸偵察，為大規模的軍事進攻作準備。

20日拂曉，日第16旅團主力一部向八道樓子守軍陣地發起進攻，另一部攻擊南天門兩側高地。守軍憑藉險要地形打退了敵人的進攻。當晚，日步兵第32聯隊第 3大隊用漢奸帶路，偷襲南天門左翼高點八道樓子。這裡地勢險要，易守難攻，但守衛在這裡的１個連的官兵麻痹，放鬆了警戒，致使敵偷襲成功，8座碉樓全被敵人占領。〔13〕4月21日，第2師師長黃杰嚴令第6旅反攻。該旅雖給敵以殺傷，但地處低下，仰攻不易，連、營長犧牲、負傷者甚眾，終未奏效。又派第4旅旅長鄭洞國率第7團，並指揮第6旅的第11團繼續反擊，因敵居高臨下，徒遭傷亡，陣亡官兵1500名。〔1３〕第2師被迫於22日夜將陣地變換到田莊子、小桃園一線。

24日，日軍又增加兵力，在飛機、大炮的掩護下向南天門中央據點421.3高地連續衝擊。守軍第11團傷亡過重。至是日下午，師長乃令第7團增援，才將敵人擊退。這時，第2師戰鬥了5晝夜，傷亡甚大，疲勞已極，乃於當日黃昏後將陣地交予第83師劉戡部防守。第83師防守的南天門右翼陣地交予第25師防守。

因第8軍團總指揮楊傑他調，徐庭瑤代理總指揮。25日，又將部署作如下調整：第25師接替第83師守備地區，第83師接替第2師守備地區，第2師進駐九松山一帶整理，以騎兵第1旅接替騎兵第2師的警戒地區。

26日拂曉，日軍集中兵力向南天門中央陣地421.3高地進攻。敵炮火將該高地工事夷為平地，爾後步兵在坦克車掩護下發起攻擊。守軍雖奮勇作戰，但因兵力、火力懸殊，第83師2團又1營激戰數日，陣地全毀，作戰失去依託，因而於28日晚撤往南天門以南600米的預備陣地。經過7晝夜的血戰，日軍付出相當大的代價才占領了南天門陣地。

當古北口戰鬥正激烈之時，日軍以第8師團第4旅團第31聯隊的第3營大隊為基幹，附偽軍5000餘人，沿燒鍋營、壽王墳、鷹手營子公路南進，企圖威脅古北口側背，掩護其主力作戰。4月20日南進途中與守軍騎兵第5師李福和部遭遇。該師敗退。日軍於21日占領興隆，24日分向馬蘭、黃崖兩關口進行戰鬥偵察，並以一部向牆子路方向活動，意在吸引中國軍隊的注意力，掩護正面進攻南天門。

軍事委員會北平分會為清除側背的威脅，令第26軍蕭之楚部(僅2個旅的兵力)加強馬蘭關、將軍關、黃崖關方面的防守，並於26日命其“將興隆之敵驅逐於遠方，以便保持龍井關及南天門側背之安全”。〔14〕蕭之楚隨即進行部署：將騎兵第5師編成騎兵支隊，以騎5師師長李福和為支隊長，向興隆縣東北龍潭溝、楊樹溝之線搜集前進，掩護第1縱隊右側；將獨立第4旅(欠1個團)和師屬山炮、騎兵各1連編成第1縱隊，以獨立第4旅旅長王金鏞為縱隊長，向興隆縣蕎麥嶺、土城頭一帶挺進，並相機截斷興隆敵人北退之路；將第132旅(欠1個團)、獨立第4旅1個團，另師屬工兵、炮兵各1連編成第2縱隊，以第132旅旅長於兆龍為縱隊長，向興隆攻擊前進；第3縱隊以第132旅的第264團編成，以該團團長郝奇為縱隊長，主要任務是協助第2縱隊攻擊興隆之敵。

4月27日凌晨2時，各隊向指定目標攻擊前進。第1縱隊和騎兵支隊分別於晨5時和8時占領預定位置；第2縱隊於4時到達興隆，迅即搶占有利位置，向敵發起攻擊；第3縱隊隨後趕到，即投入戰鬥。經激戰，將興隆縣署和興隆山之敵予以分割。日軍利用工事頑抗。到8時，日軍飛機六七架飛來轟炸。攻擊部隊未構掩體，無險可據，官兵傷亡300餘人。下午敵機3架又來投彈，被中國軍隊擊傷1架，降落於興隆山麓。是日黃昏，日軍在縣署300人，山上七八十人被包圍。興隆縣四周高山林立，日軍突圍不成，增援不得，糧食全賴空投。但中國攻擊部隊既無重武器，又無後援，無力殲滅被圍的日軍。4月29日，何應欽命令中止圍攻，第 26軍主力退守牆子路長城一線。

(二)喜峰口、羅文峪戰鬥

日軍混成第14旅團一部於3月9日到達喜峰口外後立即向防守該地的萬福麟部進攻。守軍一觸即潰。當日，日軍占領第一道關口。此時，第3軍團第29軍第37 師的第109旅增援到達，立即投入戰鬥，穩住了形勢。第29軍原集結於三河、玉田等處，準備占領義院口至叨爾磴之線，阻敵西進。當熱河形勢急轉直下、日軍向長城線逼近時，宋哲元部於3月2日開始從集結地向喜峰口方向增援。

喜峰口為冀東長城上的一個關口，口外群峰聳立，險要天成。長城蜿蜒，為華北之屏障，為冀、熱之咽喉。喜峰口之左為潘家口，臨灤河扼長城，右為鐵門關、董家口。第109旅展開後，迅速占領喜峰口及其左右的董家口、鐵門關、潘家口各要點。此時喜蜂口東北制高點已被日軍占領。旅長趙登禹急派王長海團長率部反攻。激戰數小時，肉搏數次，守軍將制高點奪回。

3月10日，雙方爆發了爭奪關口的戰鬥。日軍在炮火掩護下向喜峰口及其兩翼陣地猛攻。趙登禹旅與前來增援的第113旅英勇抵抗，但因中國守軍裝備差，雖給日軍以殺傷，自己損失亦極大。此時第29軍主力已進抵遵化城。為爭取主動、消滅入侵之敵，宋哲元決定進行夜襲。其行動計劃為：

一、第109旅趙登禹旅長率特務營及所屬第217團(團長王長海)、第224團(團長董升堂)和第218團(團長童瑾榮)的1個營與第220團(團長戴守義)的手槍隊出潘家口，繞攻敵右側背。

二、第113旅佟澤光旅長率第226團(團長李九思)和第218團一部出鐵門關，繞攻敵人左側背。

三、第110旅王治邦旅長率第219團(團長劉景山)、第218團(加強第220團第3營)與各特種兵共守本陣地，並相機出擊，以為牽制。

11日夜11時，左翼趙旅夜襲隊輕裝疾馳，於12日凌晨分兩路向蔡家峪、小喜峰口等處日軍發起進攻。夜襲隊手持大刀，奮勇衝殺。時日軍還在夢中，不少未及清醒即已身首異處。次日4時，夜襲隊與敵肉搏十餘次，接連攻占小喜峰口、蔡家峪、西堡子、後杖子、黑山嘴等十餘處敵據點，摧毀了駐白台子的敵指揮所及炮兵陣地，繳獲敵作戰地圖等重要資料。

右翼佟旅夜襲隊出鐵門關，連殲跑嶺莊、關王台之敵，在白台子與左翼夜襲隊的王長海團會合，而後南攻喜峰口東北高地之敵。擔任正面防守的王治邦旅在夜襲隊攻擊的同時躍出陣地攻擊當面日軍。但由於所處地形在敵瞰制之下，守敵負隅頑抗、死守待援，加之冰雪堅滑，中國官兵攀攻不易，未獲夾攻之效。激戰到下午3時，夜襲隊和正面攻擊部隊方撤回原防。

日軍混成第14旅團在喜峰口遭第29軍反擊後，於11日夜急向關東軍司令部請求增援。於是武藤信義決定命駐赤峰的第6師團及獨立守備隊一部增援兵力薄弱的混成第14旅團和混成第33旅團。援兵未到之前，雙方未發生大規模戰鬥，處於對峙狀態。日軍第8師團長西義一偵知羅文峪無重兵把守，遂調第4旅團及騎兵第 8聯隊，附偽軍2個旅，向羅文峪方向進攻。

羅文峪地處喜峰口西南50公里，南距遵化十多公里，長城自西向東在這裡向南拐了個彎，為喜峰口後方聯絡線之側背。兩側山勢陡峭，隘路縱橫。其西的隘口名 “山楂峪”，長城碉樓均尚完好。日軍如果將該地占領，第29軍主力陣地喜峰口將受到嚴重威脅；日軍如果繼而長驅南下遵化，部署在平東（北平東部地區）的中國軍隊均將被斷絕後路，中國軍隊在華北的防線勢必全線崩潰。守衛羅文峪的部隊是第29軍暫編第2師劉汝明部。該師守備龍井關到馬蘭關長約50公里的地段，正面過大，兵力薄弱，僅賴長城之險。

3月14日，日軍開始迫近羅文峪。宋哲元命令第37師第219團劉景山部、第38師第228團祁光遠部增援劉汝明；令第38師第224團董升堂部向四十里舖集中；令第106師沈克部由薊縣以東向長城外興隆方面前進，夾擊南侵日軍。

3月16日，從興隆沿半壁山南進的日軍遭到守軍的頑強阻擊，戰至晚9時，日軍退去。17日上午8時，日軍步炮兵聯合，分向山楂峪、羅文峪進攻，並以飛機 20餘架輪番轟炸。守軍奮勇死拒，多次肉搏，敵進攻1日亦未得逞。是日晚，劉汝明抽調王合春營自左翼夜襲敵後，正面防守部隊全面出擊。激戰至18日晨，日軍傷亡甚眾，被迫暫退待援。

當晚，師長劉汝明命李金田旅長率步兵第1團乘夜潛出沙坡峪，向敵後進襲；祁光遠團亦乘機從右翼潛出於家峪，奇襲馬道溝、南場。日軍全線動搖。劉汝明令全線出擊。激戰到19日晨，將古山子、三岔口、快活林、馬道溝附近之敵全部肅清，部隊向前推進10多公里，沉重地打擊了日軍的侵略氣焰，振奮了全國人民。

(三)冷口、界嶺口、義院口戰鬥

日軍混成第14旅團於3月4日占領冷口後，軍委會北平分會當即令在灤河兩岸構築工事的第32軍實施反擊，收復冷口。軍長商震遂派第139師急行軍，奔襲冷口日軍。師長黃光華利用夜暗，將部隊分３路襲擊日軍，於3月7日凌晨收復了冷口。商震隨即進行了防禦部署：令第139師占領冷口正面及右至劉家口之間陣地，令第118師在其右翼，令第141師在其左翼占領董家口（不含）、大嶺口至冷口（不含）陣地；又令第142師為預備隊，控置於建昌營附近地區。

3月19日，日混成第14旅團集中兵力向冷口發動進攻。守軍頑強抵抗，並多次組織反擊，經反覆激烈的爭奪戰鬥，於22日將日軍驅逐至口外十餘公里之線。

3月23日，由赤峰增援的日軍第6師團及配屬的獨立守備隊一部到達喜峰口、冷口以北地區。27日，關東軍司令官武藤信義下達了首先向長城各口實施全面進攻、而後越過長城向灤東地區進攻的作戰命令。

4月9日，日軍第6師團及混成第14旅團開始向冷口守軍陣地發起猛攻。激戰至11日，第32軍陣地被突破，全軍撤退至灤河西岸。日軍跟蹤追擊，向縱深發展，占領了建昌營及遷安地區。在冷口作戰的同時，界嶺口、義院口戰鬥也已展開。防守界嶺口的是萬福麟第53軍的繆澄流第116師。

日軍第33旅團於3月11日從綏中向界嶺口挺進，16日拂曉發起攻擊。由於日軍兵力多、火力強，第116師稍事抵抗即後撤。日軍占領了關口，進到長城以內郭家廠、石家溝一帶，而後又退守界嶺口。

第116師調整了兵力部署，於17日乘日軍後撤之機實施反攻，經過激戰，占領界嶺口兩側長城上的敵樓，並從正面迫近日軍。日軍重新部署，於24日晨5時發動第二次進攻。守軍再度後撤。日軍越過長城再進到郭家廠、468高地一線，爾後又退守長城沿線。嗣後兩軍轉入對峙，直到4月中旬。

義院口方面原由第116師的1個團防守，15日一度為日軍侵占，爾後又克復。嗣後交由第115師姚東藩部１個團防守。3月21日，義院口左翼守軍義勇軍鄭桂林部不戰而向石門寨西北撤退，致使正面守軍陷於孤立。姚師長乃令該團撤退，義院口失陷。