在南口方面，铃木师团炮兵两联队于8月11日清晨集中全力向南口阵地发射炮弹四千多发，并且用大批飞机在各阵地做地毯式轰炸。南口阵地全部被炸毁，国军官兵几乎全部被炸死。
在虎峪方面，日军步兵、骑兵借战车掩护，猛扑虎峪村前进阵地，在第89师将士在师长王仲廉、副师长龙慕韩、参谋长吴绍周、参谋主任吕公良、两位旅长李铣与赖汝雄、四位团长罗芳珪、谭乃大、李守正、舒荣等黄埔同学的率领下，以血肉之躯对抗现代化装备的日军的立体攻势，反复肉搏十多次。战斗持续到傍晚6时才渐渐停止。
8月12日清晨，日军又向南口前线增兵五千多人，带着野炮60门，坦克三十多辆，向南口、虎峪村、得胜口、苏林口一带阵地发起猛烈进攻，同时有日军飞机30余架轮番轰炸。炮火之猛烈为开战来所未见。
当时中国还没有坦克，在国军官兵的眼中，坦克简直是"铁怪"，3寸厚的钢壳，什么也打不透它，炮弹打正了它，最多不过打一个翻身，然后它又会自己把自己调整过来继续行驶。只要有一道山沟，它就沿着山沟而行驶，怎么奈何它呢？
第七连连长带着两排人跳出阵地冲向坦克，他们冲到这个"铁怪"跟前，铁怪有很多窗户作为射击口，大家就不顾一切地攀上去，把手榴弹往窗口里丢，把手枪伸进去打，以血肉之躯和钢铁搏斗，其中的6辆坦克里面的人被全部打死，成了国军的战利品，两个排的健儿死了大半，但终于获得胜利。
为了打击日军的疯狂进攻，8月12日国民政府军事委员会决定进一步向平津外围集结兵力，并调整了防御部署。规定津浦铁路北段沿线地区由第二十九军、第五十三军负责固守，由第一集团军总司令宋哲元统一指挥；
平汉铁路北段沿线地区由第二十六路军、第三军、第五十二军负责固守，由第二集团军总司令刘峙统一指挥；
沧县、石家庄一线由第三十二军、第六十七军等部负责固守，统归石家庄行营主任徐永昌直接指挥；以第十五军、第十八军为总预备队，控制于沧石线以南地区。
在平绥铁路东段方面，8月上旬以第十七军与第六十八军合编为察省守备军团，负责绥东察北的作战，并以骑兵第一军使用于察北方面，以第十三军向宣化、怀来集结，担任预备军。以上察绥方面的作战，统归第七集团军总司令傅作义指挥。
从13日起，南口的战斗更加激烈，敌人的炮火更为猛烈，他们把重炮每四门一行地排成三行纵队，周围用坦克车圈起来，以防国军的进袭。一圈一圈地向着南口战线摆列起来，从早到晚不停地施放。
国军的工事都是临时挖掘的，挡不起重炮轰击，兵士们每两个人为一单位，在山石上掘开一个小小的隐蔽洞，反正你的炮打上了，也只能打掉我们两个人。每一方吋的地方，都有炮弹落过，它企图将整个山打平。进南口的路途上，都是一步一弹。
除了地面上用坦克推进，每天都有20架飞机在空中轮番轰炸，但飞机轰炸也不能摧毁国军的抵抗，国军的战斗力让日军发懵。三昼夜得不到水喝，马鞍山上，第四连只剩一个弟兄，但是他还沉着地坚守阵地，直到补上去的生力军到达了，方把他接下来。
一个机关枪连的班长，他指挥着几架机关枪在一座山头上作战，日军冲上来了，他痛骂他的机关枪手打得太慢，他眼前的一个枪手阵亡了，他自己就把这架机枪接过来继续干，一不小心，他顺山城跌滚下去了，但机关枪仍抱在怀里。再爬上来，日军已到到了面前，他凭空手把日本军官的指挥刀夺了来，立即还手砍去，第一下砍到对方的钢盔上，第二下方把敌人砍死。
8月13日清晨，黄楼院、吊末湖方面的日军经第四师王万龄部第20团的猛攻，向白羊城方向退去。但是高家口又来了日军两千多人，看起来是向横岭城方向前进。另有日军三千多人由门头沟向青白口前进，有进出马黄峪，截断国军后方的企图。
王仲廉师长有强壮的体魄，高大的身材，黑而坚实的脸，师部设在居庸关山洞里，一列火车作了办公厅，他本人和两位旅长、四位团长都在前线指挥。炮弹曾把他的头打伤了，若不是还有一个钢盔戴在头上，就不堪设想了。
汤恩伯，这个铁汉子，他不要命了。他的确厉害，十三军从军长到勤务兵，他们全不要命了，大家都把一条命决心拼在民族解放战争的火线上。从战争开始以来他就没有睡眠的时间了，全副精力都是靠香烟维持着，瘦得像"鬼"一样，只有两个传令兵随身跟着他，卫兵、勤务兵都哪里去了呢？早已加入到火线上去了。
汤恩伯在8月13日致罗芳珪电：
“五二九团罗团长芳珪兄，文电诵悉，贵团连日力挫强敌，已确立本军未来全部胜利之基石，曷胜欣慰！南口阵地，关系国家对抗战之成败，敌寇虽众而凶顽，仅将其优势之炮火，而不能尽毁此一带。尤其吾人赖以抵抗强敌者，为战斗精神，而非大兵与精良之武器，吾侪誓死决不离开阵地寸步。人生百年，终须一死，好汉死在阵头上，即为军人光荣之归宿。”
同日致王仲廉电：
“第八十九师王师长介人兄，文申电诵悉，李旅连日力挫强敌，已树本军胜利之先声，曷胜欣慰！南口阵地，即为吾侪光荣之归宿。我死则国生，我贪生则国死，吾侪宁死尽以维护此阵地，并不幸求生还也。望转告贵师全体同生死之官兵们，努力争取胜利为盼！”
日军在暂时无法突破南口、居庸关防线后，增加兵力以第五师团一部和第七混成旅团一部，绕过居庸关西进，企图从南翼迂回侧击长峪城、横岭城、镇边城一线国军防线。
西北军宿将鹿钟麟参与协调南口各部关系，王仲廉想起西北军与东北军当年曾经在南口大战，于是虚心求教，得到了关于南口左翼关子岭、前沿龙虎台等地的宝贵实战经验。
但南口右翼防地辽阔，兵力不足，困扰中的王仲廉在反复思索中行至怀来，又回忆起八国联军进攻南口的陈年往事，最后竟在城中找到一位80多岁的战事亲历者，了解到当年德军由镇边城隘路迂回十八家，截断南口守军退路的一段秘事，从而做出了最优的南口作战部署。
8月14日，战斗仍然还非常激烈，这一天，日军向国军阵地发射了五千多发炮弹，同时用三十多辆坦向国军阵地碾压，国军内外战壕工事全部被炸毁，王仲廉师第五二九团罗芳珪部浴血奋战，死守不退，以致全团殉国，团长以下无一生存，其壮烈实为近代战争所未有。
8月15日，日军攻入黄老院阵地，并且逐步向右翼缺口发起攻击，情况非常严重，师长王万龄也到横岭城坐镇。王师长出发时嘱咐他的勤务兵把他的私人物件都收拾好带走，做了牺牲的准备。他说：“要是把日本打跑了，当跟踪追击，不幸而失败，则以横岭城为坟墓。”
由于王师长亲自在前沿阵地坐镇，不论机关枪怎样密集射击，十三军官兵没有一个害怕的，尽管如今蜂拥而来，官兵们用手榴弹对日军的大炮轰炸进行报复，虽然战士们一批一批地倒下了，但是官兵们前赴后继，一批又一批跳出战壕与日军拼杀。
连续3次冲锋以后，机枪连仅剩下一个战斗兵、一个传令兵、一个伙夫了。战斗兵、传令兵把住两挺机枪，伙夫在中间向左右输送子弹，继续对密密麻麻的日军进行射击，直到全部壮烈牺牲。
南口右翼阵地交由友军533团2营接防。战况依然无比的惨烈，营长王举才、代理营长高荫棠相继受伤，团附周攻恶继续指挥，情势才转略稳。而左翼阵地仍由529团一部坚守，直至8月22日左右，仍在恶斗，罗芳珪本人也负重伤，经抢救方脱离危险……战后统计，此役中529团仅中正式刺刀一项即损耗379具，搏杀之激烈可见一斑。
经此一战，罗芳珪团声威大震，日后与卢沟桥首战日军的吉星文团、忻口战役中夜袭阳明堡机场的陈锡联团、淞沪会战中坚守四行仓库的谢晋元团并获“抗战四大名团”殊荣，的确当之无愧。
8月16日清晨，国军第19军72师416团团长张树桢奉命带领416团来到到怀来，传达了第十三军军长汤恩伯的骡子圈阵地失守及怀来受到威胁的紧急报告。
张树桢虽然不是汤恩伯的部下，但大敌当前，他以抗日为重，按汤的指令，率416团进入长城岭增援怀来以东的汤部第四师左侧阵地，阻止日军向怀来插入，收容第二十一师溃部，占领了第四师的左翼长城沟山头，使怀来一时慌乱的形势得以稳定。在850高地激战中，张树桢亲自组织奋勇队，他脱去上衣，光着膀子，身先士卒，带领官兵向日军阵地冲去。经过奋勇冲杀，夺回了850阵地。
8月21日，416团与日军在骡子圈一线展开了激烈的战斗。这一战斗在平西的崇山峻岭进行，骡子圈为群山之首，镇边城、横岭城都是古代屯兵要地，筑有坚固的城墙，各自有崎岖的小路相连，南达南口重镇，拊北平之背，北通怀来，扼平绥路的咽喉。
围绕着这一兵家要地和诸制高点，双方拼死血战。416团凭借有利地形，用劣势装备顽强阻击日军，日军凭借优势兵力进攻，使我军伤亡惨重。
22日，第4师骡子圈阵地失守。张树桢听到消息，当即率领部队驰援。他率先冒着敌人炮火冲上阵地，与日军展开了白刃血战。敌人被赶下了阵地，但张树桢腿部也负了重伤。而他拒不下火线，仍从容指挥部队赶修工事，作好与日军拚搏的准备。
半夜，日寇集中优势兵力，在密集炮火的掩护下冲上我军阵地，双方混战成一团。张树桢率全团官兵宁死不退，在与日军的战斗中，张团长身中数弹，为国捐躯。国民政府为表彰其爱国主义精神，特追赠他为陆军少将。
张树桢，字启大，又名树一、峙轩。河北省河间市南留路人。他家是明清两代的乡村富户。他小时候在家念私塾，后到沧县天主教会办的学堂读书。1919年8月考入保定陆军军官学校，1923年8月毕业后到晋军服役。以其勇猛善战，为人侠义而受上峰及部下的喜爱和拥戴。历任排长、连长、营长、副团长等职。
1937年，任国民党陆军第七十二师四一六团上校团长。卢沟桥事变后，奉命率部开赴怀来县镇边城、横岭城、骡子圈一线阻击日军。同年8月22日，在骡子圈战斗中与全团官兵壮烈殉国。国民政府追赠张树桢为陆军少将。当年张树桢三十九岁。
