日軍佔領平津，遭到中國軍隊的頑強抗擊，也激起了中國人的抗日熱情。日本內部再次對戰爭前途發生分歧，“溫和派”認應限制戰爭規模，否則日本將陷入一場曠日持久的全面戰爭之不能自拔，而“強硬派”則狂妄地斷言，中國不堪一擊，可在“三個月滅亡中國”。結果，“強硬派”的主張佔了上風，日本遂調集大軍對華作戰，走上了全面戰爭的道路。
日軍所以斷言能在3個月內結束戰事，基本判斷是在此期能以重兵殲滅中國軍隊的精銳，攻佔政治經濟中心地區，因而採取了“速戰速決”戰略，南北兩個戰場同時開戰，沿鐵路線長驅直入，奪取具有戰略影響力的中心城市，並乘機消滅中國的主力部隊。爲加強華北日軍的力量，先後從國內緊急動員了第5、第6和第10共3個師團趕赴華北增援，企圖以大兵壓境之勢沿平漢線、津浦線快速南下，與中國部署在平津以南的部隊進行決戰，“將其擊敗後進入保定、獨流鎮一線”，(《日本軍國主義侵華資料長編——(大本營陸軍部)摘譯》(上)，第339頁，四川人民出版社1987年4月版。)再伺機南下與華中日軍會合。平綏線方面，日軍原只計劃派獨立混成第11旅團集結在南口和北平之間，監視該方向中國軍隊的動向，視情況變化佔領南口，以保證平漢線作戰時的右翼安全。最初，關東軍曾數次要求進攻平綏線，以徹底安定華北，“鞏固滿洲國的基礎”，被陸軍部以“並非當前之急務”爲由加以否決。(《日本軍國主義侵華資料長編——(大本營陸軍部)摘譯》(上)，第339頁，四川人民出版社1987年4月版。)
平綏線是連接華北西北的大動脈，該線上的南口是阻止戰火燃到山西的屏障，又可予平津日軍以威脅。張家口是西北重鎮，中國方面預計日軍會沿平綏線西犯，故對此線的防衛頗爲重視，蔣介石在7月30日致電綏遠省主席傅作義，對局勢作如下分析：“平漢線與津浦線之正面作戰，若不從察綏方面向敵側背攻擊，則戰無了局。”(《蔣介石致傅作義電》(1937年7月30日)，載《作戰經過(二)》，第80頁。)次日，他連發數次電報，佈置察省防務。他令第13軍軍長湯恩伯、第17軍軍長高桂滋急速率部入察，協助察哈爾省主席、第68軍軍長劉汝明準備平綏線的作戰，電稱“俾部隊一到，即可隨時進入陣地作工，不致廢時，總須我部隊陣地深溝寬壕，使敵騎與唐(坦)克不能侵入陣地”;(《蔣介石致毛恕可電》(1937年7月31日)，載《作戰經過(二)》，第96頁。)命令劉汝明“從速將平綏線青龍橋、八達嶺等處各要點鐵路炸燬，勿使敵利用。”(《蔣介石致劉汝明電》(1937年7月31日)，載《作戰經過(二)》，第97頁。)8月1日，蔣介石命令組成第7集團軍，從綏遠和山西增援平綏線，委傅作義爲總司令、湯恩伯爲前敵總指揮。
8月初，日軍獨立混成第11旅團向南口附近開進，由於沿途洪水暴發，日軍行動稍緩，使中國軍隊有了少許構築工事的時間。8月8日，日軍千餘人在重炮掩護下進攻南口，中國士兵憑險抗擊，展開激戰。日軍採用了多點攻擊戰術：除第11旅團主攻南口外，第5師團一部繞出南口背後的居庸關、鎮邊城等處;關東軍的察哈爾派遣兵團經張北直攻張家口;大井支隊從北方撲向延慶;另有僞蒙軍在商都一帶頻繁活動，牽制中國騎兵第1軍，其目的是要截斷平綏線，各個擊破中國軍隊，迅速結束該方面戰事，保證津浦、平漢線作戰的順利展開。
日軍8日的進攻被擊退後，重新調整部署，於12日拂曉發動了更大規模的攻勢，當天，5千日軍在飛機、坦克、重炮掩護之下。同時向南口及其附近的得勝口、虎峪村、蘇林口一線陣地全面進攻，中國守軍頂着猛烈的炮火，頑強戰鬥，在敵人重點攻擊的南口陣地，中國士兵身陷焦土，在殘缺不全的工事中作戰，誓死不退。日軍憑着強大火力，一度衝入南口鎮，但當晚中方即組織逆襲，成功地將敵人驅出，守住了南口，此役中日雙方各傷亡500餘人。
