正當日軍第五師團和關(guān)東軍察哈爾師團向晉綏境內(nèi)發(fā)動進攻的時候，東部日本華北方面軍也不甘寂寞，于1937年9月中下旬向河北省境內(nèi)的中國軍隊發(fā)動了進攻，平漢、津浦路北段戰(zhàn)役全面展開。
平漢、津浦兩條鐵路是縱貫中國南北的兩條大動脈，一條由北平到武漢，一條由天津抵南京。其北段地域共同的特征是位于華北平原，沿線地形開闊，茫無際涯，便于重武器和機械化部隊作戰(zhàn)，易攻難守。主要戰(zhàn)略要地為保定、石家莊、滄縣、德縣等，其中保定西峙重山，眾水東匯，與平津成鼎足之勢，為河北省之中心。其次為石家莊，位于滹沱河以南，西控井陘、娘子關(guān)，東連河北腹地，當平漢、正太、滄石諸路接合處，素為軍事重鎮(zhèn)。滄縣、德縣也為冀東南重鎮(zhèn)，控制津浦路、滄石路，為華北進入蘇魯及華東必經(jīng)之地。
日軍占領(lǐng)平津后，一直意欲向南擴張。隨著淞滬戰(zhàn)事爆發(fā)，華北的日軍加快了侵略的步伐。從8月下旬起，駐北平的第二十、第六師團和駐天津的第十師團分別進占良鄉(xiāng)、靜海以南地區(qū)。8月31日，日軍以寺內(nèi)壽一大將為司令官編成華北方面軍，下轄第一軍，司令官香月清司，含第六、第十四、第二十師團；第二軍，司令官西尾壽造，含第四、第十六、第一○八師團；直轄第五、第一○九師團、中國駐屯混成旅團、臨時航空兵團等部隊。華北方面軍的任務(wù)是占領(lǐng)平津及附近要地，繼而迅速向全華北擴張。其作戰(zhàn)地域包括河北、山西、山東、河南以及綏遠察哈爾、江蘇、安徽、湖北省的一部分。9月2日，日本政府準備召開第72屆帝國會議，批準建立準戰(zhàn)時體制，決定將“華北事變”改稱為“中國事變”,從而將侵華戰(zhàn)爭進一步擴大。9月4日，華北方面軍司令官寺內(nèi)壽一抵津，隨即擬定了在河北省中部的作戰(zhàn)計劃，即以平漢線地區(qū)為主“在保定—滄州一線的附近努力圍殲進入該線及其附近的中國軍隊”,明確指示日軍第一軍進入易縣—定興—霸縣一線，準備進攻保定；第二軍進入馬廠附近，準備進攻滄州；第五師團進入蔚縣附近策應平漢、津浦線北段作戰(zhàn)。①隨后，第一軍制定了攻擊保定和石家莊的計劃：以第六、第二十師團攻打涿州、固安，第十四師團集結(jié)易州附近迂回西北山地進入保定西南平原，然后合擊保定，占領(lǐng)保定后一舉向石家莊追擊。第二軍也決定以第十師團攻占滄縣，而后配合第十六師團、一○八師團，推進至阜城、東光地區(qū)，一舉進攻德縣。
為防止日軍由平漢、津浦路南侵，南京國民政府于平津失守后對冀中的防御進行調(diào)整，重新編制和部署了戰(zhàn)斗序列。當時駐守平漢路方面的有孫連仲第二十六軍、萬福麟第五十三軍和商震第三十二軍等部，惟津浦路沿線與平漢路之間的地區(qū)實力較弱，主要是龐炳勛第四十軍。于是，國民政府軍委會委任宋哲元為第一集團軍總司令，將第二十九軍布防于靜海、馬廠一帶，河北保安隊兩個旅移駐河間以西，吳克仁第六十七軍布防文安、大城；龐炳勛第四十軍之三十九師移駐滄縣；劉多荃第四十九軍移往德縣。在平漢線保定以北，中國軍隊構(gòu)筑了三道防線：以第二十六軍配屬騎兵第十師在房山、琉璃河、固安一線布防，以第四十七師集結(jié)于涿州附近，準備機動，支援第二十六軍作戰(zhàn)；以第三軍在易縣、淶水、高碑店一帶構(gòu)筑第二線陣地；以第五十二軍在滿城、保定、新安鎮(zhèn)一帶構(gòu)筑第三線陣地，同時確定第十四集團軍為第一機動兵團，在房山西北擔負攻擊日軍側(cè)翼的任務(wù)。
平漢線為日軍南侵的主攻方向。自8月21日，位于第一防線的孫連仲第二十六軍與日軍第二十師團在良鄉(xiāng)城內(nèi)及房山西北高地展開爭奪，至9月中旬，該部所屬第二十七、第三十、第三十一師在竇店、琉璃河、馬頭鎮(zhèn)一線與日軍交戰(zhàn)，達數(shù)十天之久。9月11日，國民政府軍委會為便于指揮起見，將平漢路北段劃為第一戰(zhàn)區(qū)，蔣介石親任司令長官(后由程潛代理),津浦路北段劃為第六戰(zhàn)區(qū)，任馮玉祥、鹿鐘麟為正、副司令長官，統(tǒng)一指揮該地區(qū)作戰(zhàn)。
9月14日，日軍華北方面軍七八萬人分三路南下，企圖占領(lǐng)涿州，奪取保定：第一路為第十四師團，由永清向涿州南方包圍，另以一部附戰(zhàn)車隊經(jīng)固安渡永定河，向中國守軍側(cè)背迂回；第二路為第六師團，正面沿平漢線向琉璃河及其西方逼近；第三路為第二十師團，全力向房山方向攻擊。中國守軍依托防御陣地進行抵抗。15日，固安失守。17日，琉璃河失陷。至18日，日軍第二十師團攻占房山南部陣地，進至涿州以西地區(qū)；第六師團越過沼澤地區(qū)，進至拒馬河左岸辛橋地區(qū)；第十四師團已經(jīng)迂回到涿州以南的松林店地區(qū)，堵住了中國守軍的退路。中國軍隊被迫放棄涿州南撤。日軍見戰(zhàn)局對其有利，遂于18日21時決定向保定—正定發(fā)起進攻，令第一軍突破保定陣地，直攻正定，其余部隊也向正定方向攻擊，第五師團迅速經(jīng)淶源進入保定方面。20日，日軍突破徐水、遂城防線，隨后分三路向第五十二軍駐守的滿城、漕河、新安防線進攻。雙方激戰(zhàn)三日，日軍突破左翼防線，由滿城直趨保定后方，形成夾擊之勢，另一部也向保定東部迂回。中國軍隊被迫退守仙人橋、大汲店和保定一線。23日，日軍在坦克和大炮掩護下向保定發(fā)動進攻，中國守軍頑強抵抗。這時，中國空軍也首次在華北上空參戰(zhàn)，極大地鼓舞了守軍的士氣。 日軍見正面陣地久攻不下，遂派一部襲擊于家莊和方順橋車站，也被中國軍隊擊退。24日，日軍完成了包圍保定的軍事部署，對保定城垣發(fā)起總攻。 日軍先派飛機施以狂轟濫炸，然后由坦克和大炮掩護步兵攻城。雙方激戰(zhàn)至11時，日軍坦克突入城南公園，中國守軍堵截無效，被迫向安國、望都、曲陽一線撤退。至此，保定及其以北地區(qū)全陷敵手。
日軍占領(lǐng)保定后，繼續(xù)南侵，企圖乘勝一舉攻克石家莊，以完成滄石路之聯(lián)絡(luò)并打開晉東娘子關(guān)之門戶。中國方面為確保正定和石家莊，決定以第三十二軍(欠第一三九師)及第十七師、第四十七師、獨立第四十六旅等部編成第二十集團軍，任商震為總司令，擔負平漢線以東、滹沱河南岸的防御；以第十四集團軍總司令衛(wèi)立煌指揮第十四軍團、第三、第十四軍，及第二十七、第八十五、第八十九、第一七七師等部，守衛(wèi)平漢線上之正定、石家莊及其以西、滹沱河南線一線；以第一軍團(欠第二十七師)和第一三九師、第五十四師為預備隊，集結(jié)于平漢路西之平山縣以南地區(qū)。
9月下旬，日軍第一軍沿平漢路及東西兩側(cè)地區(qū)大舉南下，至10月1日，先后占領(lǐng)望都、定縣、曲陽、新樂等縣城。這時，恰逢山西戰(zhàn)事告急， 日軍突破茹越口，攻陷雁門關(guān)。蔣介石急令衛(wèi)立煌率所部于10月2日馳援山西，從而導致平漢路防守空虛。6日，日軍包圍正定，隨即向正定城垣和滹沱河防線之東長壽一帶猛烈進攻。中國守軍抵抗由朝至暮，空軍飛機也趕來轟炸交通要道，阻敵增援。8日，日軍在飛機和大炮掩護下，向正定發(fā)動總攻。日軍炮火擊毀城東北角，敵兵如潮水般涌入城內(nèi)。中日軍隊在城內(nèi)展開巷戰(zhàn)和肉搏戰(zhàn)。 日軍憑借坦克等重武器占據(jù)優(yōu)勢，中國守軍傷亡過半，退至城郊，后奉令撤往滹沱河南岸。
10月9日，日軍強渡滹沱河，迂回石家莊右翼，與行唐、靈壽趕來的增援日軍三面包圍中國軍隊主力。由于第一戰(zhàn)區(qū)眾多部隊陸續(xù)轉(zhuǎn)入晉東戰(zhàn)場，石家莊防守兵力單薄，處于劣勢。10日， 日軍向駐防石家莊陣地的第五十三軍發(fā)動攻擊，并從西側(cè)渡河，攻陷石家莊。
在津浦線北段，日軍占領(lǐng)天津后于8月上旬占領(lǐng)獨流鎮(zhèn)、小站一線。8月中旬，日軍為“迅速擊滅河北省中部之中國軍，以確保平津地區(qū)安定”,擬定了南侵滄縣，打通滄石、滄保線的計劃，9月初又奉華北方面軍的命令沿津浦線大舉南侵。沿津浦線南下之日軍主力為第二軍司令官西尾壽造指揮之第十師團和第十六師團。第十師團在日本姬路編成，師團長磯谷廉介，8月中旬在大沽登陸，隨即在津浦路的堿河一帶與中國軍隊接觸，中國軍隊退守靜海、馬廠一線；第十六師團在日本京都編成，師團長中島今朝吾，9月11日在塘沽登陸，隨即加入津浦路作戰(zhàn)。
南京國民政府為加強津浦路北段防御，初擬派山東駐軍韓復榘部北上支援第二十九軍。但韓軍拖延未動。9月初，日軍首先向中國軍隊右翼唐官屯、子牙鎮(zhèn)等陣地進攻，先施以飛機轟炸，繼而由坦克掩護步兵沖鋒。10日，日軍進攻馬廠陣地，遇到中國軍隊頑強抗擊。11日，宋哲元部第二十九軍放棄馬廠，向娘娘河南岸撤退。南京國民政府急電龐炳勛在姚官屯東西之線固守。21日拂曉，日軍第十師團開始向姚官屯第四十軍三十九師陣地進攻。中國守軍陣地多被炸平，官兵傷亡二千余人，仍堅持抵抗。翌日，日軍配合飛機數(shù)架助戰(zhàn)，以大炮、裝甲車掩護攻入運河東岸之東花園附近。中國軍隊退據(jù)主陣地堅守。雙方激戰(zhàn)兩晝夜，日軍一度攻入姚官屯車站，中國軍隊拼死肉搏，最終奪回了丟失的陣地。在戰(zhàn)斗中，中國軍隊予敵重大殺傷，自己傷亡也很慘重，再加上裝備奇缺，衣食無著，逐漸陷入困境。第六戰(zhàn)區(qū)長官部急令第二十三師馳援，但該師行動遲緩，至24日晚尚未趕到增援地點。24日下午，日軍集中重炮轟擊，將中國守軍陣地上的工事幾乎全部摧毀。隨后， 日軍蜂擁而上，突破鐵路線附近中方陣地。這時，布防于大城、文安一線的吳克仁第六十七軍也在日軍第十六師團的攻擊下，向劉各莊一帶退卻，使姚官屯防線左翼洞開。龐炳勛見戰(zhàn)事失敗已無法挽回，遂令一部兵力留守滄縣，主力全線向泊鎮(zhèn)退卻。同日， 日軍輕取滄縣。
姚官屯之役的失敗，不僅丟掉滄縣，更給津浦線作戰(zhàn)帶來嚴重的惡果?！霸谝偻椭€，龐(炳勛)、劉(多荃)頗能苦戰(zhàn)，此后與敵稍一接觸，隨即自行后退。”②日軍占領(lǐng)滄縣后，發(fā)現(xiàn)中國軍隊政令混亂，進退無序，繼續(xù)大舉南犯。中國軍隊退守南皮縣北方之蓮花池、殷官屯、馮家口一線。25日，日軍占領(lǐng)捷地鎮(zhèn)東西一線，準備向德縣進擊。26日，日軍先遣部隊騎兵隊和裝甲車隊抵達大運河東岸，師團主力則分三個縱隊從大運河東西兩側(cè)及津浦線以東向南進攻，同日占領(lǐng)馮家口。29日，中日軍隊在南霞口交戰(zhàn)， 日軍連續(xù)攻占東光和連鎮(zhèn)。這時，鹿鐘麟督率第五十九、第四十、第四十九軍由南皮側(cè)擊馮家口之背后，因與正面鐵路友軍聯(lián)絡(luò)不通未獲夾擊敵軍之效，終于撤回。30日，韓復榘第三軍八十一師一部抵達德縣。此時桑園已經(jīng)失守，德縣防御岌岌可危。10月2日，日軍在桑園附近的右縱隊主力，渡過大運河轉(zhuǎn)進鐵路以東。3日，日軍開始進攻德縣，從北面突破中國軍隊防線，于當日沒有遇到頑強抵抗即占領(lǐng)了德縣。
日軍占領(lǐng)石家莊和德縣，以追擊姿態(tài)繼續(xù)南進。平漢線中國軍隊喪失斗志，一片混亂，自棄守石家莊后，11日退趙縣，12日再退巨鹿，兩天內(nèi)逃出110公里。不久， 日軍為支援山西和華東作戰(zhàn)，先后將第十六、第二十、第一○九師團調(diào)往上海和娘子關(guān)方面。沿平漢路及其兩側(cè)向南追擊的日軍主要是第六師團和第十四師團。10月中旬，日軍相繼占領(lǐng)元氏、趙縣、贊皇、高邑、臨城、柏鄉(xiāng)、內(nèi)丘。15日占領(lǐng)順德(邢臺) 17日再占邯鄲，中國守軍逐次撤至漳河南岸。19日，日軍第十四師團從武安以南強渡漳河與關(guān)麟征第五十二軍激戰(zhàn)兩晝夜。雙方傷亡頗重，于豐樂、安陽間形成對峙。11月初，日軍分三路強渡漳河，于11日相繼攻陷安陽、大名。
津浦線中國軍隊放棄德縣，撤退至老黃河南岸布防。10月12日，日軍第十師團一部渡過老黃河，相繼攻占平原、張莊。韓復榘令所部第七十四師、第八十一師和第二十師退往徒駭河南岸。宋哲元則率部向臨清、大名方面集結(jié)，再歸平漢戰(zhàn)區(qū)指導。津浦路北段改由韓復榘第三集團軍統(tǒng)一指揮。在韓復榘指揮下，津浦線守軍一退再退，先后丟掉高唐、禹城、臨邑、樂陵、陽信、惠民、濟陽。12月下旬， 日軍由濟陽和齊河相繼南渡，一舉占領(lǐng)濟南。
平漢、津浦路北段作戰(zhàn)失利，除了武器裝備等客觀因素外，主要是南京國民政府實行片面抗戰(zhàn)路線和消極防御的方針。參戰(zhàn)指揮官消極防守，各部隊不能協(xié)同作戰(zhàn)，軍隊紀律廢弛，作風腐敗。尤其是平漢線中國軍隊的潰退。在劉峙指揮下“自涿州撤退至保定總退卻止，官不知兵，兵不見官，只知奉命石家莊集合，不知其他。所以一退數(shù)百里，將民財騾馬拉搶一空”。③劉峙的行為曾遭到全國各界的譴責。10月26日，國民政府監(jiān)察院對其提出彈劾，指出“豫皖綏靖主任劉峙，恇怯畏死，未經(jīng)激戰(zhàn)，遂下令總退卻，一退至石家莊，致使全冀皆失，而豫晉兩省交受其禍。今又退至彰德矣。夫由琉璃河至石家莊計里四百余，石家莊至彰德計里亦四百余，是旬日之間，敗退幾達千里，自古及今，喪師失地未有如是之速者矣?！雹軇⒅艑ζ綕h線之潰敗非但沒有自責，反將失利原因完全歸于部隊戰(zhàn)斗力差，缺乏空軍支援和交通通訊工具落后等方面，并請求處分“抗戰(zhàn)不力”的屬下將領(lǐng)關(guān)麟征、曾萬鐘等人。對劉峙的失職，蔣介石偏袒有加，毫無責備，還將其擢升為第一戰(zhàn)區(qū)副總司令，導致舉國一片嘩然。