十八日,土肥原贤二的部队占领松林店。至此,刘峙的第二集团军各部,大多都因官兵伤亡过多丧失了作战能力。保定,中国华北大平原的重镇,四野平坦开阔,利于日军机械化部队展开作战。保定危急,刘峙向南京求援。此时中国军队主力大部分在上海激战,无法北调,蒋介石只能命令刘峙使用现有兵力与日军在保定地区死战。眼下,刘峙能够掌握的只有关麟征的第五十二军,辖郑洞国任师长的第二师和张耀明任师长的第二十五师。另外还有刚刚增援而来的陕军赵寿山的第十七师。
二十一日,日军第十四、第二十师团猛攻保定外围,至天黑时分,郑洞国和张耀明两师的阵地相继被日军突破,战斗接近保定城垣。第二天一大早,在飞机火炮的支援下,日军继续向保定城垣外围的满城、漕河一线阵地发动攻击。虽遇到顽强抵抗,日军还是突破了保定以西满城高地的防御阵地,之后开始向保定中国守军的侧后迂回,支持不住的第二十五师向保定南面退去。与此同时,处于战场正面的郑洞国的第二师也在激战中。前沿工事几乎全被日军炮火摧毁,第二师守军在倒塌的工事里拼死抵抗,双方官兵的尸体交杂布满了阵地前沿。
二十四日天刚亮,日军第六师团对保定城的总攻开始了。日军飞机呼啸着向城垣密集俯冲,城内在连续的爆炸声中大火冲天。日军的重炮整整轰击了一个小时后,保定城墙坍塌,日军蜂拥而入。中国守军第五十二军第二师官兵与日军展开了残酷的巷战,到处是拼杀声和伤员的呻吟声。尽管蒋介石下令“不准撤退”,但裴昌会和郑洞国两位师长见解一致:“死守保定城已无希望”。目前巷战虽仍在持续,但日军已占据大半个城区,第二师第四旅被迫突围而出,城内的部队仅剩师直属部队。在这种境况下,即使把第四十七师填进来,也无法支持下去,必须速作决断,否则就一切都来不及了。二十四日中午,郑洞国师长下达了弃城突围的命令。
平汉路上保定与津浦路上的沧州的丢失,使得整个华北战局急转直下。中国守军在日军凌厉攻势面前作战能力丧失殆尽,所有的部队都处在沿着铁路线惊慌向南溃退的混乱状态中。在津浦路方向,日军发现中国军队正无序退却后,长驱直下不停顿地向南猛烈追击,并决定趁势向德州发起攻击。二十五日,国民政府军事委员会致电第六战区司令长官冯玉祥,要求他在德州以北集结兵力建立起有效的防御阵地。二十六日,日军第十师团先遣部队的骑兵和装甲兵抵达大运河岸边,师团主力分三路向南攻击占领了沧州以南的冯家口。迅速南下的日军第十师团如入无人之境,顺着铁路连克中国守军的四道防御线,占领了南皮、东光和连镇。此时日军已经推进到河北与山东的交界处了,其快速装甲部队甚至已经进入山东境内。
山东,韩复榘的地盘。韩复榘不允许任何人进入他的地盘,包括日本人。韩复榘的第十二军第八十一师,得知日军逼近山东后,该部被韩得榘紧急调到了津浦路方向。师长展书堂和第二四三旅旅长运其昌商量后,决定组织敢死队夜袭桑园车站的日军装甲部队,把日本人赶出山东地界。敢死队趁着夜色直扑桑园车站。日军毫无防备,又不是擅长面对面交战的步兵,因此被杀得一片溃乱。天亮时,四八六团敢死队抢了日军的一列装甲车,沿着铁路向德州开去。但是,为了集合部队回撤,赵廷壁团长下令吹响了集合号,可没想到号声含义被日军破译,得知当面中国军队顶多只是一个团后,日军迅速整理部队向敢死队发动猛烈反击。敢死队员在日军的突然反击中伤亡惨重。
日军后续部队抵达后,继续沿着铁路向南攻击德州。位于前线的第六战区司令长官部准备后撤德州城。但令他们没想到的事情发生了:韩复榘不让战区司令长官冯玉祥进入山东,理由是冯玉祥指挥的部队都是河北的,河北的部队到山东来干什么?十月三日,日军开始攻击德州---既然连战场最高司令长官都不能进山东,那么,沿着津浦路边打边撤的其他部队自然更不能进去。因此,退到这一线的中国守军离开铁路线向西转向了河北南部—守望德州的自然是韩复榘自己的队伍。很快,位于中国河北与山东的交界处的德州沦陷。
平汉路上的保定失守后,为了协同指挥各军作战,蒋介石派参谋总长程潜抵达石家庄,代理第一战区司令长官。九月二十五日,程潜召集前方各部队将领召开军事会议。会议分析了华北战局后得出的结论是:必须死守石家庄!石家庄整座城市处在平汉铁路与正太铁路的枢纽位置,自此向西入娘子关便是山西了。娘子关是山西的门户,一旦失守,太原不保,日军就能控制太行山一线。对于中国华北而言,太行山是支撑全局的军事要地,一旦日军依据太行山居高临下,黄河以北也就无险可守了。
会议随后制订了死守石家庄的军事部署:第十四集团军总司令卫立煌指挥第十四军,第三军以及第二十七、第八十五、第八十九、第一七七师等部,负责防御平汉路上的正定、石家庄以及石家庄以西至?沱河以南一线;第二十集团军总司令商震指挥第三十二军,第十七、第四十七师,独立第四十六旅等部,负责防御平汉路以东阵地。以孙连仲的第一军团、黄光华的第一三九师和刘家麒的第五十四师为预备队,于平汉路西面的平山县以南集结待命。
十月六日,日军华北方面军下达了作战命令。命令第一军应在适当时机开始进攻,攻击的重点指向石家庄附近,并切断敌在山西方面的交通。命令下达当日,日军四个师团,在一个炮兵旅团以及航空兵和装甲兵的配合下,沿着曲阳、定县一线向南突破当面中国守军的阻击,于七日推进到正定城下。正定,石家庄北面的最后一道屏障。防守正定城垣的,是商震的第三十二军和鲍刚的独立第四十六旅。日军集中重炮猛烈轰击城防工事,之后惨烈的搏斗在城墙和城门附近展开,双方士兵伤亡都极大,直到守城部队伤亡过半后,正定失守。日军紧追不舍,从三面包围了石家庄。此时,板垣征四郎的第五师团和关东军察哈尔兵团,已经从察哈尔和绥远分兵两路协同攻入山西北部,山西濒危的局势令第一战区部队相继前往增援。石家庄已无力可守,中国军队遂决定放弃。
依旧是出于对苏联可能对关东军采取军事行动的担心,同时由于上海、山西的两面作战都处在激战中致使日军发生兵力调配上的困难,因此,日军参谋本部命令华北方面军暂时不得越过石家庄和德州一线。华北战事暂时停歇。正当国人心情晦暗之时,突然,山西方向传来了捷报:在一个名叫平型关的地方,中国军队赢得了一场对日作战的重大胜利,而作战的主角是共产党的八路军。