日军仅用少数兵力就占领了中国北方政治和军事中心平津地区，这使得日本大多数军政要人更加轻视中国的抵抗能力与决心。日本开始制订在整个华北的作战计划，其最终目的是：迅速对华北地区的中国军队和参战的中国空军以毁灭性打击，从而“根本解决华北问题”。一九三七年八月，中国驻屯军在结束平津地区的“第一期作战”后，迅速制订出“第二期作战”计划。该计划不但把驻扎在河北的中国军队称为“侵入者”，而且以横扫一切的狂妄声称“所到之处将敌消灭”。
但是，计划还未实施，日军大本营又暂时修改了进攻方向。日军位于平津地区的部队，被命令将主攻方向首先转到沿平绥铁路向西的张家口。其原因是：关东军急切地希望解决“蒙疆问题”，即占领中国的内蒙古、绥远和察哈尔地区，以确保“满洲国”侧后的安全。同时，在华北地区的平汉线、津浦线作战开始前，必须扫除后方的威胁。中国驻屯军第二十师团独立混成第十一旅团，奉命率先向南口地区的中国守军发起攻击，目的是夺取八达岭等长城一线的要地为后续开来的第五师团开路。
据此，中国方面决定：“固守南口、万全之线”。中国的平绥铁路，自北平起，经张家口、大同，直到包头，是联系华北北部的一条交通大动脉。平绥路东段的重镇南口，是北平通向西北地区的门户。南口附近高山峻岭，关隘重重，内外长城蜿蜒于铁路两侧，是中国北方著名的天险。日军企图进犯张家口，占领察哈尔省，然后分兵晋绥，中国军队要保卫察哈尔、山西、绥远三省，对于南口的控制都是必须的。
要与日军在南口地区打仗了，而这一地区跨越第一、第二两个战区以及河北、察哈尔两省，参战的部队有西北军、晋军、中央军和其他杂牌军。由于部队组成复杂，各有各的指挥，那么让谁当战场总指挥才能让各路部队都听从军令？从一般常识上看，与西北军、晋军都有渊源的傅作义担任总指挥比较合适，蒋介石也这样认为，但在任命第七集团军前敌总指挥的时候，蒋介石还是任命了中央军系的汤恩伯。
为了给地方军阀留有面子，汤恩伯特请刘汝明担任第七集团军前敌副总指挥。可是两天后，当蒋介石命令阎锡山抽调晋军两个师援助平绥线作战时，因担心阎锡山会不买顾祝同的账，其手令中又称以“傅作义为集团军总司令”。平绥线作战的指挥问题，仗还没打已成一笔糊涂账。至于平绥线的作战计划，蒋介石的部署是：汤恩伯负责南口地区的作战，刘汝明负责张家口地区的作战，傅作义负责指挥预备部队。
于是，更大的问题接踵而至：刘汝明拒绝汤恩伯的部队通过他管辖下的张家口。南口本是西北军出身的刘汝明的势力范围，可是，蒋介石的作战部署却将它划在了汤恩伯防守的地段内。这样一来，中央军第十三军就要将刘汝明的部队换防下来，同时接管刘汝明部队的阵地。无论是换防还是接管阵地，第十三军都必须通过刘汝明所管辖的张家口。于是，怪事出现了：满载第十三军官兵的火车停在半路不走了，接着就传来了刘汝明的命令：第十三军去南口可以，但不能从张家口通过—要去南口，无论铁路、公路，都必须经过张家口---这道命令等于让汤恩伯的部队根本无法到达南口！
此时，中日华北大战迫在眉睫，可吴绍周在张家口没有看到任何战争准备的迹象。这座城市既没有修建街垒工事，也没有修建任何防空设施，日本人设立的特务机构仍在天主教堂内堂而皇之地办公，各色日本人仍在大街上自由自在地活动。蒋介石曾在七月三十日至八月三日的四天内，七次直接或间接致电刘汝明，每一次都问及部队是否集结到指定位置，铁路线是否已经炸毁，国防工事构筑到何种程度。然而，无论蒋介石如何心急如焚，刘汝明的张家口仍是一切照旧。
刘汝明拒绝第十三军去南口的真实意图人人心知肚明：他担心蒋介石趁机把他这个杂牌军灭了，然后把属于西北军的地盘抢占了。汤恩伯大为光火，将刘汝明的阻拦报告给蒋介石，蒋介石立即把汤恩伯的告状电报转发给了冯玉祥。冯玉祥一出面，刘汝明不能不给老上司面子，只好答应汤恩伯的第十三军从张家口经过，但条件是运兵列车不准在张家口停车。由于刘汝明的阻碍，第十三军的行动被整整耽误了四天，结果自军队出动起便遭到日军飞机的猛烈轰炸。
蒋介石的预期是：第十三军在友军的策应和支援下，尽量延长固守南口一线的时间，迟滞日军攻击张家口和自山西北部攻入华北侧翼的企图。八月六日，蒋介石致电汤恩伯：固守南口半月之久，则各方应援，皆可发兵矣。汤恩伯牢牢记住了蒋介石要求的“固守半月”。也就是说，只要他的第十三军在十五天之内不把南口阵地丢了，哪怕南口一线仅剩下一个山头，也算是完成了任务。然而，当第十三军与日军真正开战后，汤恩伯才知道半月实在是太长了。
八月四日上午，日军向南口阵地正面的制高点龙虎台发起攻击。由于日军飞机的猛烈轰炸和炮火的猛烈轰击，第十三军官兵出现严重伤亡。五日以后，日军的攻击阵容中增加了坦克，在飞机、坦克和火炮的掩护下，日军步兵开始强攻南口一线中国守军阵地。七日，日军采取空军集中掩护，步兵分散成小组向龙虎台顽强推进的战术。因为久攻不下，这一天的黄昏时分，日军使用了毒气弹，龙虎台上的中国守军一个加强排全部中毒阵亡，日军在付出包括一名联队长在内的伤亡后爬上了龙虎台。