本來傅作義還想讓小鬼子多攻一會兒，也好多消耗一些鬼子的兵力和士氣。後來他發現如果再不出擊的話幾千小鬼子可能就要全都被孫殿英的炮火和機槍給幹掉了，自己很可能會成為這場戰鬥的“看客”，功勞卻要被孫殿英這個老土匪獨享啦，於是就想提前發動反擊。正好這個時候陳長捷也發現了這個問題，發電報請求出擊。於是傅作義也就不再猶豫，斷然下令各部全線出擊，早就憋得嗷嗷叫的幾萬大軍如同出籠的猛虎，排山倒海一般壓向還在大同城下做著“白日夢”的本多政材少將和他的獨立混成第二旅團！
七萬對七千，整整十倍的兵力優勢，再加上重火力已經算得上是“降維打擊”，即便是士兵素質和單兵作戰能力上還存在較大差距，但是整體的碾壓優勢使得倭軍混成第二旅團沒有了任何逃跑的機會，經過兩天兩夜的連續廝殺，倭軍混成第二旅團自旅團長本多政材少將一下七千餘百戰精兵全體玉碎。在讓倭國陸軍自明治維新以來遭受到最為沉重的打擊的同時，也成就了傅作義“常勝將軍”的威名。
然而取得了“大同保衛戰”勝利、幾乎全殲了倭寇混成第二旅團七千餘百戰精兵的傅作義殺心不止，並沒有讓部隊轉入休整，而是乘勝追擊重新占領了歸綏（他撤回大同後倭軍並沒有占領歸綏和集寧）和集寧。正巧“寧馬”援軍也在馬鴻賓親自率領下趕到了歸綏，兩路大軍合兵一處，重型火力已經遠遠把“察哈爾派遣軍團”甩在身後的“第二戰區北部戰區”主力部隊近十萬大軍高歌猛進，在張北以西擊潰了趕來增援混成第二旅團的倭寇酒井鎬次少將統領的混成第一旅團，趁勢包圍了“察哈爾派遣軍團”司令部所在地張北，長城以北的抗倭戰場上形勢突變，“察哈爾派遣軍團”在第二戰區北部戰區主力部隊十萬大軍的圍攻之下卻到了幾乎崩潰的地步。
這才是“牽一發而動全身”，“察哈爾派遣軍團”的大敗一下子打亂了倭國大本營的如意算盤和南下計劃。接到“察哈爾派遣軍團”司令官笠原幸雄中將“請求戰術指導”的加急電報，倭國大本營、華北方麵軍和關東軍司令部全都一片嘩然，頓時緊張了起來。倭國陸軍大臣杉杉元大將在自己的辦公室裏咆哮如雷、罵聲震天，聲稱要把“丟盡了蝗軍臉麵的笠原幸雄中將”送上軍事法庭！
叫歸叫、罵歸罵，事情到了這地步摔桌子打板凳也解決不了問題。杉杉元大將急令華北方麵軍和關東軍司令部派出有力部隊馬上增援“察哈爾派遣軍團”，盡快“解張北之圍”，保住南下山西的“橋頭堡”。華北方麵軍司令官寺內壽一大將接受了參謀長岡部直三郎少將的建議，采用“圍魏救趙”之計，命令華北方麵軍第一軍司令官香月清司中將指揮第一軍從石家莊出發，進攻山西省會太原，以此來逼迫傅作義撤軍回援太原；與此同時，關東軍司令官植田謙吉大將也接到了大本營的命令，命他再次抽調精銳部隊增援“察哈爾派遣軍團”。
因為長城以北都是叢山峻嶺，現在又正值春冬之交，冰雪開化之後道路變得泥濘難行，從東北直接派兵增援時間上顯然已經來不及。所以植田謙吉大將直接下令讓剛剛成立的“蒙疆兵團”抽調部隊增援張北，為了保險起見，植田謙吉大將又電令熱河駐軍抽調一個獨立混成旅團緊急增援笠原幸雄中將的部隊，畢竟“察哈爾派遣軍團”還是關東軍的編製。
然而讓這些老鬼子十分氣憤的是，當他們的部隊整合完畢，不分晝夜趕往張北的時候，傅作義的第二戰區北部戰區主力部隊十萬大軍卻突然撤退，短短的兩天時間就消失得無影無蹤，就好像沒有來過張北似的。本來還被華夏軍隊的幾百門各式各樣的火炮炸的灰頭土臉、心驚膽戰的笠原幸雄中將不敢相信自己的眼睛，看著城外還殘留著點點白雪的一片曠野喃喃自語地說道：“納尼？這是什麼情況？難道是本司令官虔誠的禱告感動了‘天兆大嬸’，華夏人竟然就這麼撤退啦，援軍不是離得還遠著的嗎？”
已經變成了驚弓之鳥的笠原幸雄中將趕緊將情況上報了大本營，同時派出十幾支騎兵偵察小隊前往大同、歸綏和集寧進行偵查，得到的彙報卻是華夏軍隊全都撤回了大同，歸綏和集寧連一個軍人的影子都沒有。即便如此，笠原幸雄中將也不敢掉以輕心，總怕傅作義再給他殺個回馬槍。直到“蒙疆兵團”和承德派來的援軍相繼到達張北，他這才放下心來。