在7月20日，日军炮击宛平城时，因驻军吉星文团的奋起抵抗，日军攻击并未得手。但宋哲元当时仍委曲求全，希冀能和日军达成妥协。在日军的压力下，21日，驻守卢沟桥的29军撤退，由石友三部保安队接防。
22日晚，南京政府参谋次长熊斌自保定赶到北平拜谒宋哲元，并向宋详细陈述了南京政府此番抗战之决心。
此前，南京当局已拨发给29军300万发子弹，并将河南巩洛警备司令部所属高射炮部队，全部调赴保定，拨归宋哲元指挥。鲁、豫各地兵站仓库也奉令向北推移，以备平津作战补给之用。有这些事实在，又有老蒋17日在庐山发表的谈话，加上宋哲元、熊斌两人私交不，宋哲元这才老蒋此番是真的要和日本人打一场，并非是借机削夺在冀、察一带的权益。
况且，日军源源不断增兵华北，并接连发动攻击的现实，也使宋哲元意识到“大战势不可免”，“我不杀人，人必杀我”。且南京当局军委会政训处处长刘健群也奉命北上见宋，备陈形势利害。而西北对日“宣战”，也多少激起了宋哲元喜峰口之战后所剩余的那丝血勇之气。凡此种种，宋哲元这才有了抵抗的心思。24日，宋哲元决定派一个步兵旅，配属一个炮兵营，于25日拂晓向丰台日军发起攻击
实际上，老蒋早在16日的电报中就曾指示宋哲元围攻东交民巷日本大使馆，消灭日军发号施令台，除掉日军在平指挥机关。”当时，宋哲元在和几位心腹研究后却认为老蒋此举是“千里之外动动嘴皮，却让我们和日军打生打死，蒋某人是想把29军放在火上烤”，根本不予理会。而现在，即便宋哲元决心抵抗，可考虑再三，仍投鼠忌器，不敢按照老蒋的方案来。
东交民巷是各国驻北平外交使团所在地，宋哲元既怕引起外交麻烦，又担心北平古都毁于战火。况且，东交民巷防御工事坚固，日军武器已较精良，宋哲元对29军快速解决那里的日军没有把握，而一旦战事旷日持久，整个北平将彻底陷入混乱。这也是宋哲元决定进攻丰台的原因所在。
25日拂晓，29军按预定方案向丰台日军发起攻击。因中国军队在兵力上占优势，日军又没想到中国军队“竟敢向帝国军队主动攻击”，有些措不及防，战事对中国军队很是有利。到中午时，29军已经占领了丰台大部，而残余日军仅据守丰台东南端一角，负隅顽抗。
中国军队攻击丰台接到报告后，天津的驻屯军司令部当即派出部队增援丰台日军。为了扫清平津间交通干线上的障碍，日军于25日突袭廊坊，天上飞机炸，地上火炮轰，再加上步兵冲锋，驻守廊坊的29军38师第113旅刘振三部顶不住日军的这三板斧，被迫撤退。
丰台方面，战事进行到，眼见29军即将大功告成，日军由天津调来的援军却在16时赶到。增援日军抵达后，判明战场形势，随即对正处于激战之中的29军实施侧翼攻击。而原本负隅顽抗的残余日军也参加反攻。致使29军收复丰台的作战行动功败垂成
宋哲元虽然改变了态度，也愿意抗战，但这种改变不但来得晚了，也不彻底。
自从日本内阁在11日发表向华北派兵声明，已经过了两个星期。在这两个星期中，日军加紧调兵、调整部署，平津地区的作战方案已基本完成。截至25日，日军已有第20师团和关东军独立混成第1、第11旅团，以及中国驻屯军等共计5万多兵力集结于平津地区。而日本政府在16日调动开赴中国华北的其他部队，也将在26日全部到位。届时，平津一带的日军将增至10万。
对比之下，29军在平津一带的虚实尽为日军所掌握，但宋哲元等人却无法及时、全面的了解日军情况。加上此前一味求和，部队缺乏打大仗的准备和决心，而宋哲元等人仍未彻底抛弃心中那丝与日求和苟安的幻想，可以说，仗还未开打，败局却已提早注定
26日晨，经过与刘振三旅战斗，日军夺取了廊坊。随后，北仓、杨村等车站也相继陷落，平津交通断绝。也就在这天，日本政府此前增派到华北的10万陆军到位，天津驻屯军司令香月清司的底气顿时粗壮了许多。
当天，香月清司向宋哲元下最后通牒，要求驻守卢沟桥及北平各地的29军必须于28日完全撤退，否则日军将自由行动。通牒刚刚送至，驻屯军第二联队的广部大队，又于傍晚时分在广安门引发事件。
在与守军刘汝珍团发生战斗后，经过交涉，29军竟然放任入城的广部大队近半兵力进入城内东交民巷的日军兵营双方已处于交战状态，不拔除在腹地的日军据点也就罢了，可竟听凭日军向腹地增援这绝非疏忽或认识不到所能掩饰，究其根源，仍是29军高层对日军心存幻想，没断了那点求和苟安的念想
不过，现在兵多将广，北平城内又得到有效增援后的驻屯军却不会给宋哲元任何机会。在得知广部大队已有近半兵力进入北平后，中国驻屯军司令香月清司不等宋哲元对此前通牒回复，便于当晚10时20分下达攻击29军各部的作战命令。
依据命令，日军将在27日正午全面发动攻击。
其中，29军在北平南苑的兵营及南苑机场是日军重点攻击目标。香月清司对南苑方向投入了一个师团和一个旅团的主力用以进攻。
在廊坊和天津的日军第20师团主力在北平南面约15公里的团河村集结后，与该师团位于北平东南15公里左右马驹桥一带的另一部，协同进攻南苑；中国驻屯军步兵旅团主力从丰台向南苑兵营北端方向进攻，在通州的该旅团步兵第2联队向南苑东北端方向进攻。
在高丽营的关东军独立混成第11旅团，将从北平北部16公里左右的卫窑附近攻占西苑，然后进至永定河一线；在顺义的关东军独立混成第1旅团将从沙河镇向永定河一线攻击。
北平城内的日本侨民将由日本的北平警备队负责保护。而由20师团抽调3个步兵大队组成的预备队将位于天津随时待命。日军空军的作战目标则是中国驻军兵营以及中国空军。
命令下达后，香月清司考虑到北平市内日本侨民尚未迁移完，此前所发最后通牒的截止期限又是28日正午，便决定将全面攻击推迟到28日。但在此之前，则要在27日解决通县、团河、小汤山等地的中国驻军。
27日凌晨，未等宋哲元对日军最后通牒作出答复，香月清司便派出部队攻击通县城外中国守军，并攻占攻占宝珠寺、团河、黄村等中国守军防地。
面对日军的最后通牒，特别是日军已经开始扫清北平外围的攻击行动，宋哲元终于在27日向全国发表自卫守土通电，表示要坚决守土抗战。
同一天，经日本天皇批准，日军参谋部向华北驻屯军司令官香月清司下达正式作战任务负责讨伐平津地区的中国军队。”为了尽快解决中国战事，日本决定从国内再增派20万兵力到中国。
27日，北平附近战事重启的消息传到西北后，正在人民军总部研究平津形势的民众党、致公党众人也是一片叹息。
“难道27军竟真的连一个星期都顶不住？”蔡廷锴忧心忡忡地问道。
赵振中此前曾说过，全面打响后，日军一个星期就能占领平津。依现在平津形势看，还真有这种可能，甚至可能会更短。
“老蒋去年给宋哲元的国防建设费全被他给私分了，国防工程连个影子都没有事变发生以来，宋哲元又谋求对日妥协，以求苟安，弄得29军上下莫衷一是，至今没有打大仗的准备。”叹了口气后，周明远又明确说道就凭现在用镐头挖出的那些简陋工事，加上指挥不畅，士气不振，军心犹疑不定，29军要能顶得住那才叫见鬼了”
“六神不定，输得干干净净”赵振中则说道，“蔡次长当年也是和日军对阵过的，肯定明白指挥顺畅与否、军心士气高低和作战意志强弱对部队战斗力的重要性。从事变至今，宋哲元根本就没有真正的作战部署。本来29军的装备就不如日军，现在这几方面又一塌糊涂，那凭和日本人打？”
蔡廷锴、翁照垣各自叹息。两人当年在上海和日本人打的时候，可是顶着撤军令抗命行事的。那种情况下，打坏了是国家和民族的罪人，打好了也有上军事法庭的可能。可以说，当年蔡、翁等人在上海是真真正正横下一条心的。当然，后来由于国内各界对十九路军的赞誉，以及老蒋复出后暗中支持，才最终使得十九路军一战成名。
“当年在上海，我们十九路军上下可是都准备血战到底的，两位总指挥也时常到前沿激励士气，根本不是眼下29军可比”对比之下，翁照垣感慨颇深。
虽说宋哲元在24日决心抗日，在25日也派兵对丰台进攻过，可到27日日军扫清北平外围的行动结束后，29军仍然未有整体对日作战部署。这样一种状态，又和日军打？
28日凌晨2时，日军特务机关长松井用通知宋哲元我军采取独自行动”。
接到松井的后，宋哲元这才匆忙间向部队发布了作战命令。但宋哲元的这一命令刚刚下达到北平一带的29军各师，尚未来得及向下进一步传达和部署，日军就在8时对北平一带发起了总攻
8时，日军步兵在飞机、炮兵支援下，对南苑第29军营房展开进攻，主攻部队第20师团由南苑东南角和西南角展开攻击。集结于丰台的日军驻屯旅团主力同时向南苑进攻，切断南苑守军的北平方向的退路。
在日军陆军及航空兵协同攻击下，缺乏应战准备又分属各部的29军两万左右兵力彻底陷入了混乱
南苑是29军在北平一带的主要驻地。在南苑兵营中有29军特务旅2个团、第38师114旅2个团及师部特务团、骑兵第9师3个团，以及高炮营、装甲汽车大队等多个不同单位。这些单位原本就互不统属，在通信设备被炸毁后更缺乏有效联系，指挥失灵之下，部队各自为战，一片混乱
从8时到1时，日军用了5个小时左右结束了南苑一带的战斗。此战中，第29军副军长佟麟阁在混战中壮烈殉国；第132师师长赵登禹在向北平方向突围时，于大红门附近受敌截击，也英勇牺牲。
佟麟阁、赵登禹为国牺牲的噩耗传出后，南京国民政府发布褒扬令，追赠佟麟阁、赵登禹为陆军上将。他们是抗日战争开始，最早牺牲的高级将领。
佟、赵二人牺牲的消息传到西北后，赵振中等人也是一片叹息。不过，李济深、蔡廷锴、翁照垣等人物伤其类的感觉要多些，毕竟当年他们也曾是南京治下的将领。而赵振中、周明远等人则叹惋之意多些，为佟、赵感到不值。用周明远的话说就是佟、赵可惜，29军可叹宋哲元误国，可恨、可悲”
周明远的话虽然有些不客气，却有其道理。
当时，29军南苑军部直属部队加上其他各单位，总兵力也有两万左右。但仓促之间，29军副军长兼教导团团长佟麟阁和132师师长赵登禹只组织起两千多人的部队奋起迎战。在敌人空中和地面优势火力攻击下，守军处境极其不利。面对内里混乱，外面敌情不明的情况，佟、赵两人决定坚守的命令是正确的。哪怕要突围，也应该选择夜间敌机无法出动，日军难以确定目标的时候进行。
但令人遗憾的是，佟、赵却在午后接到了要求两人率部转移到大红门一带的命令日军本来就在地面和空中具有火力、机动上的优势，白日里转移那几乎等于明白告诉日军突围的方向况且，在日军对北平包围日渐紧密的情况下，不命令部队向城外转移以重新集结另寻战机，却命令佟、赵两人带领部队向城内运动，这只能说宋哲元昏了头
当时北平城内不但有不少日本侨民，更有东交民巷经过广部大队加强后的日军。在外有强敌压境，内有敌人坚固据点，且火力、机动上均不占优势，29军在北平城内集中的兵力就是再多，也将陷入日军的重重包围，被包了饺子。在这样一种情况下，向北平这个注定守不住的地方集中兵力，宋哲元当时的头脑里肯定水分很足。
日军在判断出佟、赵等人的意图，又从汉奸潘毓桂那里得到证实后，抢先在南苑到大红门的公路两侧架起了机枪，加上空中飞机配合，彻底把南苑到大红门的道路封锁住佟、赵两人带部转移行动等于是钻进了日军布设好的口袋
而让人疑惑的是，在南苑战斗激烈之时，已经进到涿县地区的第132师第1旅和第2旅，在师长赵登禹连发电报催促增援的紧急关头却按兵不动从涿县到南苑，大约有60公里左右，而日军攻击南苑的是从8点至午后1时。60公里的距离，前后5个小时的，132师两个旅是可以及时赴援南苑的但不知是何原因，132师两旅竟置师长增援命令于不顾。等其后通讯中断，就更难以确知有关情况。当然，有关人员也更容易找到借口。
此外，南苑29军各部互不统属、各自为战也是导致日军快速攻占南苑的另一大原因。在转移时，各部目标不一又使得兵力进一步分散。佟、赵率部向南苑北面的大红门，也就是城区方向转移，而第38师所属的特务团、第114旅却向城外的固安方向撤退。
或许是38师选择的向南方向确实是日军薄弱之处，也或许是因佟、赵等向北面大红门转移吸引了日军兵力，反正38师所部虽然也遭受了一定损失，但却并未伤筋动骨。
佟、赵二人的牺牲确实令人叹惜，可战争从来不是以牺牲多少来衡量参战方作战能力的，更不意味着牺牲多的一方就一定能获得胜利相反，付出过多牺牲的一方往往是失败的一方古往今来，敌对双方交战，还从来没听说一直丧师失地的一方会是最终的胜利者。至于原本历史上，老蒋领导的南京当局，其对日军的胜利，那不过是因人成事罢了。
就在南苑战斗进行的时候，冯治安所辖的第37师一部向丰台日军发动攻击。因丰台日军驻屯旅团主力此时已到南苑与北平之间担任阻击，丰台只有少数日军守备，37师的攻击给日军造成不少损失。不过，因日军利用地势固守，37师一时也难以攻克。当南苑战斗结束、3时驻屯旅团返回丰台时，面对强敌，37师不得不撤退。