正是在这种形势下，战火迅速蔓延开来。7月21日，日军炮击宛平县城及长辛店一带驻军；25日，炮击廊坊中国驻军；26日，日军10余架飞机对廊坊进行狂轰滥炸。同日，北平广安门外有30多辆汽车满载日军，企图冲进城内。27日，日寇居然向冀察当局发出最后通牒，限29军37师冯治安部于28日正午以前，自北平附近全部退尽。当天晚上，日寇在夜幕的掩护下，猛攻南苑和北苑驻防的29军。29日，日军在飞机的掩护下，发动了更大规模的进攻，南苑守军伤亡重大。29军副军长兼教导团团长佟麟阁、132师师长赵登禹壮烈殉国。宋哲元于28日晚自北平逃往保定。30日，日军占领北平；天津也在日军的猛攻下，同日弃守，华北的上空布满了乌云。日寇在占据平津后，侵华的野心越发膨胀。
攻占平津的消息传到关东军司令部后，东条英机欣喜若狂，他急切地渴望参战，并当即通过无线电向参谋本部申述了自己要到前线去的愿望，并建议经多伦山出兵攻占张家口、大同、平地泉(集宁)、呼和浩特、包头等地。
经过几次反复，日军参谋本部终于在8月7日批准了关东军的要求，并于8月9日，向中国驻屯军和关东军下达命令：消除平津地区北面之威胁，为以后作战创造条件，打通平绥铁路东段，击溃中国在这一地区的部队，并占领张家口。
关东军司令部据此命令决定成立“察哈尔派遣兵团”(后又改称“蒙疆兵团”)。该兵团于8月14日成立，17日在多伦设立了指挥部。急不可待的东条英机一马当先，亲自担任了兵团司令，并细心挑选关东军的精兵强将，其指挥机构与部队组成如下：
指挥官东条英机中将
作战参谋绫部橘树大佐
中山贞武大佐
安藤尚志少佐
情报参谋富永恭次大佐
田中隆吉大佐
自崎嘉昭少佐
松井忠雄大尉
兵站监中村明人少将
其他如混成第2旅团，旅团长本多政林少将(并指挥堤不平贵、大泉基步兵大队)；独立混成第10旅团，旅团长酒井镐次少将(该部8月16日由中国驻屯军回归关东军建制)；混成第15旅团，旅团长筱原诚一郎少将；步兵第16联队，联队长后藤十郎大佐；步兵第30联队，联队长猪鹿仓彻郎大佐；骑兵第2联队，联队长本多武男中佐；野炮兵第2联队，联队长高桥确郎大佐；工兵第2联队，联队长伊藤精大佐；辎重兵中队，中队长千叶松万郎少佐；通讯队，队长滨地喜代太少佐；关东军第2卫生班，班长小川昌夫中佐；第2飞行集团，集团长安藤三郎少将，该集团配有侦察机4个中队、战斗机2个中队、轻轰炸机2个中队，重轰炸机6个中队。
东条英机对“察哈尔派遣兵团”的组成是非常满意的。为了迅速发动攻击，与中国驻屯军南北夹击打通平绥路东段，他于8月19日主持召开了紧急军事会议。参加会议的有兵团指挥机构的作战参谋、情报参谋人员、混成第2旅团、独立混成第1旅团和混成第15旅团的旅团长，以及步、炮联队的联队长，第2飞行集团的集团长。会场静寂肃穆，杀气腾腾的东条英机坐在正中，各将领分坐两侧，作战参谋绫部橘树大佐在作战况介绍：
“我军占领平津后，为防止国民党军队的反攻，解除平津地区右侧的威胁，参谋总部已下达命令，我部与中国驻屯军密切配合，打通平绥路，进而集中兵力占领山西。现中国驻屯军独立混成第11旅团，已在旅团长铃木重康的率领下于8月11日沿平绥路向南口、居庸关一带发起攻击；该旅团坂田善市中佐率一个大队，从南门西侧与铁路平行即在居庸关、八达岭以西出长城迂回攻向康庄，配合沿铁路的正面进攻。12月，中国驻屯军独立混成第11旅团在南口与国民党汤恩伯指挥的第89师进行激战。为加速战争进程，驻屯军又调坂垣征四郎的第5师团前去支援。板垣师团于16日抵达南口地区，两军配合攻克了南口。
此后，独立混成第11旅团仍沿铁路及其两侧攻向八达岭，然后右转至延庆；第5师团则沿铁路以西山区，以4个步兵联队平行向长城推进，出长城后攻向怀涞；师团向北进攻的左侧外方(西面)，大致保持在高崖口、新开村、老峪沟、镇边城、横岭、大山口一线以东地区。驻屯军司令官向我部发来急电，请求快速配合行动。我部自8月2日击败国民党刘汝明部于张北后，进军神速，攻占了万全县，夺取了八角台，下一个目标是攻克张家口，尽快与驻屯军会师。下面请东条司令官作战斗部署。”绫部橘树大佐一口气说完了目前战况，回到了自己的位置坐下，静听东条的战斗指令。
东条英机站起来，快步走到军用地图前，首先伸出手指向山西，然后以生硬的语调说道：“诸位将军，绫部橘树大佐介绍了战况，我不再赘述。在介绍具体战斗部署前，诸位必须清醒认识到此次作战的意义。我们和驻屯军配合、打通平绥路，其根本目的是从北面打开山西的门户，进而占领山西，彻底解除平津右侧的威胁。”说到这里，东条用手重重地拍打着地图上的山西。各将领被东条的举动吸引着，鹰一样的眼睛齐刷刷地盯住了同一个地方——山西。
东条英机接着说：“山西省四面环山，为一高台地，有如华北之脊。东北依长城毗连冀察绥三省，西南隔黄河与豫陕为界。其省会太原，扼同浦、正太两路之交会点，当汾河左岸，襟山带河，自古称为重镇。雁门、平型、紫荆、娘子诸关口，险阻天成，为入晋必经之要隘。中国历代用兵者，必先定山西，而后方可言确保华北。一旦占有山西，就东进可以控制河北，南下足以逐鹿中原。中国两千年的历史告诉我们，谁能控制山西，即能控制河北；谁能占领冀州，即能进取中原。中国历代的开国皇帝，几乎都以冀晋区域，尤其是山西，来做他们征发的基点。”说到这里，东条深吸了一口气。
关东军的将佐被东条的分析所打动，暗暗佩服东条的远见。这时，东条用眼睛扫视了一下会场，看到将佐们脸上露出钦佩的神色，他也感到非常得意。东条挥起拳头，提高了嗓门，又以果断的语气说道：“为完成总参谋部的战略计划，现在我命令：混成第2旅团旅团长本多政林少将，率你部击溃正面的中国军队，迅速攻向张家口西南地区，切断平绥路，然后准备向宣化前进。为你部能顺利完成任务，堤不平贵、大泉基大队归你指挥，并以内蒙古德王军队一个师配合行动；内蒙军主力于张北附近集结与堤不平贵大队的两个中队，确保张北。康保附近地区，掩护主力军右翼(北面)，在沽源留下大泉基大队的一个中队与‘满军’、‘内蒙军’一部，向独石口方向警戒，以掩护主力军的左翼。其余部队暂作预备军，空军随时作好战斗准备。务必如期完成任务。对于临阵退缩、作战不力者，严惩不贷。”
被委以重任的本多政林少将率先响应：“请指挥官放心，我部一定完成任务。”其他将佐也纷纷表示要向“天皇效忠”，要奋力进行所谓的“圣战”。
“察哈尔兵团”在东条英机的指挥下，开始了大举进攻。
这时，国民党这一地区的部队是经石家庄、太原、大同、张家口铁路运送到达该地区的汤恩伯两个师；在赤城、怀柔、延庆有高桂滋的两个师；在宣化有骑兵第13旅；在张家口有兼察哈尔省刘汝明的一个师及其他部队。这些部队均归第二战区指挥。
平津失陷后，日军迅速增兵华北，并沿平绥、平汉、津浦三条线路出击，展开全面攻势。在此形势下，为抵抗侵略，保卫中华，南京国民政府在8月11日召开会议，决定成立抗战“大本营”，由蒋介石任陆、海、空军大元帅。会议还研究确定了抗日战争的指导方针、国家动员方案和成立战区等具体事项。当时，暂划定了五个作战区：第一战区作战区域为冀省及鲁北，蒋介石兼任战区司令官；第二战区作战区域为晋、察、绥，阎锡山任战区司令官；第三战区的作战区域为苏南(长江以南)及浙江，冯玉祥任战区司令官；第四战区的作战区域为闽、粤，司令官由何应钦兼任；第五战区的作战区域为苏北(长江以北)及鲁南，由蒋介石兼任战区司令官。
就当时的形势看，第二战区的任务最为艰巨，日寇在察、绥有精锐关东军，而且东条英机的“察哈尔兵团”与华北驻军密切配合，志在占领山西。第二战区司令官阎锡山在日寇即将进攻之际，一面向蒋介石发电报要求中央军入晋，一面指挥他的嫡系晋军加强防御。蒋介石答应了阎锡山派部队入晋的要求，一来是多年来中央势力就想进入山西，可阎锡山总是找借口阻挠，现在阎锡山主动邀请，何不乘机而入？再者，山西地理位置相当重要，倘被日军占领，后果不堪设想。为了加强山西的防御，蒋介石曾与阎锡山多次电商。那时归阎锡山第二战区直辖的部队是第7集团军，该集团军总司令是傅作义将军，副总司令是刘汝明，前敌总指挥是汤恩伯。
当东条英机指挥的“察哈尔兵团”第2混成旅按其既定计划向张家口发起攻击时，傅作义的第7集团军也拟订了对张家口的防卫计划。傅作义打算用三个步兵旅支援骑兵第1军，攻克尚义、商都、化德，从西面、北面向张北、公会前进，牵制敌人，策应刘汝明部攻克张北、崇礼。令刘汝明部攻克张北、崇礼以后协助骑兵第1军向东进攻多伦，摧毁日寇进攻的根据地。另用1个师、3个旅、2个山炮团集结于柴沟堡，为预备队。为便于指挥，傅作义将军又把集团军司令部从绥远迁驻到大同西南的口泉镇。
第7集团军副总司令兼143师师长刘汝明对张家口的防卫作了更为具体的部署：他将保安第2旅布置于张北与长城之间，阻敌南进；独立第40旅布置于长城内的膳房堡以北地区，与保安第3旅密切协作，歼灭企图攻向张家口的敌军；第143师第2旅位于万全附近；保安第7旅位于崇礼以南地区，阻止东部敌大泉基步兵大队。
战斗打响后，刘汝明挥军向张北发起攻击，很快被击溃，部队伤亡惨重，保安第2旅旅长马玉田牺牲。自此放弃进攻计划，专意防守。在击溃了刘汝明部的进攻后，敌第2混成旅团攻进长城，继续向南进攻，经与守军独立第49旅、143师激烈战斗后，于8月24日，占领了张家口西南的高地和礼家庄车站，铁路亦被日寇割断。8月25日，143师进行突袭反击，将张家口西南地区的日军包围，苦战两天，双方伤亡很大，143师后援不继，撤出战斗。敌第2混成旅马不停蹄，乘机于8月27日攻占张家口。
东条英机命第2混成旅留一部分于张家口，其主力继续向东南的宣化、下花园进攻，沿线守军不战而退。8月29日，敌第2混成旅主力在下花园与南来的中国驻屯军第5师团会合。与此同时，关东军“蒙疆兵团”(察哈尔兵团)的独立混成第1机械化旅团，则沿着张家口向西的铁路进攻，于8月29日占领了柴沟堡车站。
这时，日军统帅部为适应扩大战争范围和策应其在上海地区作战部队的需要，于8月31日成立了“华北方面军”。中国驻屯军被编入该方面军，同时又增派了第14、第16、第108、第109共4个师团。担任该方面军司令官的是寺内寿一大将，其侵略任务是“占领平津附近之主要地区并确保其安定，迅速歼灭河北省中部之中国军队，摧毁其作战意志，以获得结束战争之机会”。为此，华北方面军制订了周密的作战方案，使之与东条英机的“蒙疆兵团”密切配合。在呈扇状的华北、内蒙的平汉、津浦、平绥三条主要铁路线上发动大规模进攻。
东条“察哈尔兵团”的任务是以张家口沿铁路向西攻击，占领大同、集宁、包头，控制平绥铁路，切断国民党军队的联络线。为此，东条英机以其“剃刀”将军的风格，发出了快速攻击令：
筱原诚一郎的混成第15旅团，集结于永嘉堡车站。沿铁路西进，一部迂回，至大同以北的镇洪堡、丰镇。主力经大同北的古店、以西的白云岗，然后沿同蒲路以西向南迂回攻占至怀仁县的尚希庄地区，配合第2旅团攻占大同。本多政林的混成第2旅团，先在永嘉堡车站以南的樨木贰岭集结，然后沿平绥路以南向西进攻，占领天镇与大同。酒井镐次的独立混成第1机械旅团，从柴沟堡出发，主力攻向大同，一部向北经洗马林、小蒜沟、土才路占领尚义，然后由尚义西南的兴和、三瑞里、隆盛庄迂回攻向大同以北的丰镇，掩护向西进攻部队的北侧。新增调的铃木重康的独立混成第11旅团，警备张家口附近及铁路沿线地区。各进攻部队于9月5日晨5时起同时发动攻击。
东条英机的战斗部署显示了他的军事才能，日军以一个旅团担任自己占领地区的警备，可免除后顾之忧；以三个旅团沿平绥线分三路采用迂回、相互策应的作战方法向西同时攻击，可使守军顾此失彼；而且将其机械化旅团列于进攻方向的右翼外方之蒙古草原，以充分发挥其技术、战术上的作用。
日寇的总攻击发起后，守卫大同以东至天镇地区的国民党第61军，抵不住敌人的凌厉攻势，在天镇抵抗至9月11日。在此之前，天镇以西的阴高已于9日被攻破。61军一退而不可收拾，13日被迫撤出大同。同时，沿铁路进攻的敌混成第2旅团占领大同。
日军另两路也进展神速，混成第15旅团第30联队沿大同以北的铁路于17日攻占了丰镇。继而于24日由丰镇向北占领集守。酒井镐次的第1机械化旅团于9月7日占领了尚义，19日占领了兴和，然后向丰镇方向攻击，并经过丰镇长城以北向西，于24日占领了凉城。该旅团沿铁路进攻的另一部，从大同西南的尚希庄于19日到达左云，20日占领石玉，21日通过杀虎口至长城外，与旅团先头到达部队在凉城会合。
至此，东条英机“察哈尔兵团”从9月5日向西攻击起，至24日仅仅20天，即占领了天镇、阴高、大同、集守各城市和大片地区，控制了平绥铁路的大部，使第二战区在晋北的正面全部暴露，而且晋北与内蒙的铁路、公路交通亦遭封锁，敌人则可从晋北、晋东北分路攻击太原。山西形势更加危急。
东条英机本人对其“察哈尔兵团”的快速成功异常兴奋，在战斗期间，他不仅神清气爽，而且食欲猛增。每占领一地他都迫不及待地把“喜讯”传达到东京。东条率部的“神速”进攻，引起日本天皇和陆军部大臣的“赞赏”，誉之为关东军的“闪电式作战”，东条本人因此得到日本天皇的第一张“战功奖状”。为宣扬他的“赫赫战功”和激励其他侵华日军，日本统帅部特地谱写了一首察南战役的军歌。
东条所部的快速进攻，在日本军队中引起了轰动，东条本人也因此忘乎所以，趾高气扬，更加不把中国军队放在眼里，更坚定了他的短期内可灭亡中国的野心。正在日寇法西斯弹冠相庆之际，传来了板垣师团精锐被歼于平型关的消息，这不仅对于东条英机，乃至对于整个侵华日军，无疑都是当头一棒。
