1月3日，日军第8师团一个多旅团的兵力在15架飞机轮流支援下对山海关南门展开猛烈攻击。

日海军第2遣外舰队的舰炮亦从山海关以东的海面上对关內东北军部队进行轰击。

激战至14时，东南城角被日军突破，团长石世安组织反击未能奏效，第1营营长安德馨及第2、3、4、5连连长先后战死，2个营的官兵已伤亡殆尽。

石世安率余部於15时从西水门向石河西岸撤退。

日军於当日占领了山海关，1月4日攻占五里台，1月10日攻占九门口，控制了关內外的交通要道。

1月28日，武藤信义下达了进攻热河的预先號令：命第10师团派部队接替第6师团的防务，命第6师团、骑兵第4旅团、第8师团、混成第14旅团、33旅团分別向通辽、彰武、打虎山、锦州、绥中等地集结，做好进攻热河的准备。

担任进攻部队的参谋於1月30日和2月1日乘飞机侦察了热河地区的地形。

2月10日，关东军司令部向各师团、旅团的参谋，传达了进攻热河的作战计划。

日军整体的兵力部署为：

（1）第6师团配属骑兵第4旅团，由通辽、彰武、打虎山西向进攻赤峰，而后以一部兵力向西南攻击前进，策应第8师团进攻承德的作战。

（2）第8师团由锦州经义县、朝阳、凌源、平泉进攻承德，而后以一部兵力向长城古北口进攻。

（3）混成第14旅团由绥中向西进攻凌源、平泉，策应第8师团，而后南下进攻喜峰口、冷口。

（4）继混成第14旅团之后，混成第33旅团由绥中向西转南，进攻界岭口、义院口。

（5）关东军飞行队的侦察第10大队进驻通辽、锦州、绥中，各1个中队並战斗机第11大队的2个中队进驻绥中，轰炸机第12大队进驻锦州，重点支援第8师团进攻承德，以一部支援第6师团。

预定下旬开始进攻。

而张学良这边与何应钦等人研究了当前局势后，由北平军分会制定了保卫热河的计划。

其作战方针是：“华北军以捍卫疆土、收復失地之目的，务需確保冀、热，巩固平津，以为將来进出辽河流域之根据。集中主力於冀、热东部及平津、察南一带，对由河北沿海登陆及自热河方面侵入之敌，预期各个击破之，並乘机东进，向辽西平原转取攻势。”

將华北现有驻军编为8个军团和1个预备军团。

（1）第1军团于学忠部防守津塘地区。

（2）第2军团商震部防守滦东地区。

（3）第3军团宋哲元部防守冀北地区。

（4）第7军团傅作义部防守察东地区。

（5）第8军团杨杰部和预备军团集结於北平附近。

（6）第4军团万福麟部第53军6个师，第5军团汤玉麟部第55军1个师、4个旅，第6军团张作相部第41军3个旅及第63军、挺进军等共约10万人编为两个集团军，直接担任热河省的防守任务。

两集团军的作战地域分界线为朝阳、建昌、凌源、平泉至承德的公路。

公路以南为第1集团军，张学良自兼总司令；公路以北为第2集团军，张作相任总司令，汤玉麟任副总司令。

2月17日，武藤信义正式下达了进攻热河的作战命令，定於23日按预定计划开始行动。

自此，长城抗战正式打响。