日軍的作戰意圖是要以長城為界重劃“滿洲國”的版圖。在熱河、河北之交的長城沿線的古北口、喜峰口、羅文峪、馬蘭峪等隘口，是熱河通往河北和平津的咽喉，地形險要，易守難攻。隻有攻占以上諸點，才能確保擴大偽滿版圖戰略意圖的實現。所以，1933年2月10日，日本關東軍在下達進攻熱河的命令時，就要求所部不失時機地占領界嶺口、冷口、喜峰口、古北口、羅文峪、馬蘭峪等長城主要隘口。日軍占領承德後，即分兵向長城各口推進。至1933年3月上旬，各路日軍已先後抵達長城各主要關口附近，與中國由熱河退至寬城以南地區的第4軍團、北口地區的第6軍團等部形成對峙。
麵對日本人逼人的攻勢，北平軍分會代委員長何應欽，秉承蔣介石“一麵抵抗，一麵交涉”的既定政策，沿長城線布防，企圖阻止日軍前進。其部署是：以第1軍團於學忠部所屬第51軍防守天津、大沽及警備津浦鐵路；以第2軍團商震部所屬第32軍、第57軍擔任灤河以東和冷口附近的防務；以第4軍團萬福麟部所屬第53軍在原駐地整理，並以3個師協助第57軍固守冷口以東長城要隘；以第3軍團宋哲元部所屬第29軍和第40軍負責喜峰口、馬蘭峪方向之防禦；以第8軍團楊傑部所屬第17軍、第26軍和第67軍，擔任古北口方麵作戰；以第6軍團張作相部所屬第41軍和第7軍團傅作義部所屬第59軍及騎兵第1軍，擔任察東的防務。原由退入熱河的義勇軍改編的第6軍團第63軍馮占海部大部被裁減和整編；原第5軍團湯玉麟部於熱河潰敗後，殘部退至察東沽源一帶。以上合計7個軍團，一個軍（含騎兵軍一），36個師（含騎兵師六），15個旅（含騎兵旅二，炮兵旅三），及各軍師直屬部隊，共約25萬人。
戰鬥首先在長城東段各隘口打響。退至長城附近的東北部隊在華北部隊的支援下，在主要關口與進攻的日軍展開了激烈的爭奪戰。
在冷口方向，商震派第139師到第一線作戰，其餘兩個師和軍部駐在遠離長城線的開平。1933年3月4日，日軍混成第14旅先遣隊侵入冷口。3月6日，第139師反攻並收複了冷口。接著該師調整部署，加強了冷口北部的防禦陣地。3月19日以後，日軍再次猛攻冷口北部139師陣地。該師與敵苦戰，並不時組織反擊。經過反複爭奪，終將日軍逐至口外十餘公裏的馬道溝、肖家營子一帶地區，並對峙至月底。
界嶺口為第4軍團第116師繆澄流部防地。1933年3月12日，日軍混成第33旅由綏中進到界嶺口附近後，16日拂曉開始攻擊。守軍第116師稍事抵抗後即後撤，日軍追至長城內郭家廠、石家溝一帶，而後退守界嶺口。17日，第116師組織反擊，占領了界嶺口兩側長城上的敵樓，並從正麵迫近敵人。日軍混成第33旅於24日拂曉複攻界嶺口，守軍再度後撤，日軍又進到郭家廠和468高地一線，然後再退回長城沿線。此後，兩軍處於相持狀態。
喜峰口、羅文峪係平東通往熱東的交通孔道，群峰聳立，地形險要。按照北平軍分會的部署，第29軍宋哲元部擔任城嶺子口，經董家口、喜峰口、羅文峪至馬蘭峪之線的防禦任務。該部令第37師以三屯營為中心，防守城嶺子至潘家口一線；令第38師以遵化為中心，防守龍井關至馬蘭峪一線；令暫編第2師由玉田向平安鎮及東新莊鎮集結待命。1933年3月9日下午，第29軍先頭部隊剛到喜峰口，日軍混成第14旅一部追擊萬福麟部至此，並占領了口門。第29軍立即以一個團投入戰鬥，才暫時穩住了口上的戰局。
3月10日晨，第29軍主力先後到達灤陽城（今遷西西北）。此時，防守喜峰口的萬福麟部正在日軍混成第14旅主力壓迫下後撤。第29軍立即接防喜峰口，並阻擊進犯的日軍。10至11日，第29軍與進攻喜峰口兩側陣地的日軍展開肉搏戰，幾處高地，失而複得，來回拉鋸，爭奪激烈。由於該軍士兵手持大刀與日軍短兵相接，膠著成一團，日軍的飛機、火炮無法發揮作用，雙方傷亡慘重。日軍混成第14旅首次遇到勁敵，遂以一部確保喜峰口，主力則集中在長城北側待機。11日夜間，第 29軍決定乘日軍疲憊之際，采取迂回夜襲戰術打擊敵人。趙登禹旅長（帶傷）率兩個團為一路，從左翼出潘家口，繞至敵右側背，攻擊喜峰口西側高地之日軍；佟澤光旅長率另外兩個團為另一路，從右翼經鐵門關出董家口，繞攻敵左側背，攻擊喜峰口東側高地之日軍；王治邦旅長擔任正麵防禦，待左右兩路打響後，即從正麵出擊。當夜，趙旅官兵身背大刀，在夜色中踏雪前進。12日拂曉，分別抵達北山土、三家子日軍騎兵陣地和蔡家峪、白台子日軍炮兵陣地。官兵們趁日軍熟睡之機，手持大刀猛砍、猛殺，並將日軍陣地的火炮、輜重和糧秣炸毀、燒盡。駐老婆山日軍聞訊後，立即趕來救援，雙方在夜色中混戰。這時，從右翼出擊的佟澤光旅趕來增援，擔任正麵策應任務的王治邦旅也開始猛攻喜峰口東北高地。在趙、佟二旅合擊下，終於將日軍擊退。夜襲部隊由原路勝利返回。此戰斃傷日軍六七百人，打死日軍植田支隊長，破壞野炮18門；29軍亦傷亡副團長以下軍官14人。