蓄谋已久的大风暴终于来临了。
1937年7月7日晚，华北日军驻丰台河边旅团第1联队第3大队第8中队，在中队长清水节郎指挥下，在北平西南卢沟桥畔宛平城附近演习。临近午夜，在一声枪响之后，日军来到宛平城下，声称丢失一名士兵，要求入城进行搜查，遭我守城部队的严辞拒绝。蛮横无理的日军立即包围宛平城，开枪示威，同时向驻丰台的日军大队长一木清直报告，要求派兵增援。尽管20分钟后，“丢失”的士兵回来了，只是因解手而暂离队，但一木清直仍决定立即集合部队准备增援，同时向驻北平城内的联队长牟田口廉也报告此事。
8日凌晨，当双方正在交涉之际，日军突然向我宛平城开炮，发起进攻。驻守宛平城的第29军冯治安师金振中营，当即奋起反击。中国人民的伟大抗日战争由此全面爆发。
卢沟桥事变的发生决不是偶然的，它是日本帝国主义侵华总政策决定的，是日本帝国主义长期侵华活动的必然结果，是日本帝国主义有预谋的，进一步扩大对中国侵略的一个重要步骤。事变发生前夕，日军即不断加强在平津郊区的战斗演习。到6月，这种演习的频度突然增加。驻丰台的日军第1联队，甚至直接以攻夺宛平地域为目的，不分昼夜地进行演习，而华北驻屯军总部的参谋人员也大部集中到第1联队，对演习进行现场指导和检阅。6月21日，华北驻屯军更紧急成立了临时作战课，加紧制定作战计划和各种其他军事准备工作。这种种迹象均表明，日本侵略者正准备实施新的更大规模的侵略活动。
针对日益严峻的局面，第29军，尤其是驻北平、天津部队亦采取了相应的措施，对日军施行严密的警戒。从6月初起，我军加强了对北平市区、郊区的巡逻和城门守卫工作，并对卢沟桥一带既设阵地增加兵力，加修防御工事。特别是自6月26日起，对北平实行夜间特别警戒。
对卢沟桥及宛平城的守备工作，我军尤为重视。当时北平已处于日军三面包围之中，仅存这西南的唯一通道，保持与外部的联系，可以说宛平城和卢沟桥这时成了北平的交通生命线。驻守这里的是第29军第37师110旅219团第3营，营长金振中。该营为加强营，计有4个步兵连，重机枪及轻重迫击炮各1个连，共1400余人。自驻防以来，该部即以与城、桥共存亡的决心，勤加训练，提高警惕，随时准备反击日本侵略者可能的进攻。7月8日凌晨，日军发起攻击后，该营在第29军“誓与桥共存亡，不得后退”的命令下，为保卫国家的领土与民族的尊严，奋起拚杀，不惜牺牲。激烈的战斗持续了1个多小时，日军未能前进一步，宛平依然屹立在古老的永定河畔。
遭到失败的日本侵略军并不死心，调兵遣将，准备继续发动新的进攻。8日晨，华北驻屯军司令部向其驻天津各部队下达准备出动的命令，并急令此时正在秦皇岛检阅部队的旅团长河边正三速返北平。午后，日军联队长牟田口廉也及河边正三，先后赶到宛平城东北的沙岗及丰台督战。在其所提无理要求遭我方严正拒绝后，日军于当晚6时前后再次发起攻击。战斗持续了3个多小时，日军以坦克大炮对宛平城猛烈轰击，炸毁城内大批房屋，无辜百姓惨遭杀戳。然而我军民以必死的决心，顽强抵抗日军的疯狂进攻，使其阴谋始终不能得逞。入夜，我军又组织突击队，身负寒光闪闪的大刀，突袭昨日为敌占据的铁路桥，一举将守敌一个中队几乎全歼于阵地！收复失地。
再次遭到失败的敌人，不得不使出缓兵之计，假惺惺地表示要谈判解决事变。我方表示同意。经谈判双方达成三条口头协议：1.立即停止射击；2.日军撤退到丰台，我军撤向卢沟桥以西；3.城内防务除宛平原有保安队外，并由冀北保安队（石友三部）派一部协同担任城防，人数限300人，定于当日上午9时到达接防，并由双方派员监督撤兵。然而，日方仅是缓兵之计，其意在争取时间，增加兵力，然后再打，而冀察当局，受南京国民政府“应战不求战”的约束，又囿于自身利益的考虑，企图保持自己的地盘，结果陷入日本侵略者的圈套。
当北平方面双方对峙的时候，日本政府内部围绕事变的解决，发生所谓“扩大派”与“不扩大派”的争论。无论是“扩大派”还是“不扩大派”，都是主张侵略中国的，只是在侵略中国的具体时间上有所不同而已。经过争论，“扩大派”占了上风，7月11日，日本内阁批准了10日由日军参谋本部提出的关于增兵华北的方案，同时于当晚正式发表《关于向华北派兵的政府声明》，声明歪曲事实真象，为其进一步扩大对华侵略辩护，这是日本帝国主义进一步发动侵华战争的宣言，也是全面侵华战争的动员会。此后，日本军部加速向华北派兵。
卢沟桥事变发生时，第29军军长宋哲元正在山东乐陵老家。7月11日他由乐陵抵达天津出于多种考虑，他也幻想通过妥协让步，来求得事变的和平解决，以保存实力和地盘，因此在日本“不扩大事态，就地解决”的幌子下，他就听信了，并与日方继续谈判。同时为向日方表示自己的诚意，他于13日竟下令：从14日起恢复北宁铁路的正常运行；解除北平城戒严；释放被捕的日本人；严禁所部与日军发生磨擦。随后他又答应日方的进一步无理要求：立即实行撤兵和取缔抗日分子；处罚事变发生时驻卢沟桥我军营长；北平城防改由第38师担任；中方向日方道歉。
19日，宋哲元回到北平，他不顾日方屡次破坏协议，挑起事端的事实，又进一步采取一系列单方面措施以示和平诚意：下令撤除北平街头设置的各种工事，打开关闭数日的北平城门；命令调赵登禹师到北平布防，调走冯治安的第37师；撤退部分向城外派出的增援部队；致电南京国民政府请北上赴援的孙连仲等部停止开进；下令平汉铁路局试行通车。
正是在宋哲元这既没有决心抵抗日本侵略，又不甘心完全对日妥协，而幻想以一定的退让来换得日方停止侵略的消极方针下，日方得以从容调集兵力向平津集中。12日，日军10列兵车分载各种部队并附战车、汽车、弹药等，由山海关开向天津，午后有800多日军乘汽车向北平运送，并附有战车、重炮。15日，日本决定动员国内航空部队各机种共18个中队，派至山海关、锦州、大连地区，组织临时航空兵团，准备参加战争；16日，关东军独立混成第1旅团抵达密云；19日，日军第20师团约万人由朝鲜开抵天津，一部集结于唐山、山海关；20日，关东军独立混成第11旅团主力抵达高丽营。至此，日军第一批增援华北的兵力全部抵达，并完成了战斗准备。
与日军大举集结相反，第29军各部却一直处于既无统一作战方案，又无统一作战指挥的状态，处于前线的部队既得不到良好的装备补充，其运输、通讯等工作更几乎全部依仗地方，其他后勤保证，如战地救护、医疗等更是毫无准备。在日本帝国主义决心发动侵略战争的情况下，与其讲和平，努力寻求事变的和平解决，无疑是要彻底失败的，而且要祸及自身，严重影响以后的战斗力。
在整个这段时间内，赵登禹坚定地主张武力抵抗日本的侵略，不再妥协退让。然而英雄无用武之地，冀察当局及宋哲元的态度使他无法立即实现杀敌报国的抱负。事实说明，不断趋向恶化的平津局势，使宋哲元无法再在和、战之间徘徊了！
7月25日，面对不可避免的大战，宋哲元终于决心起而抵抗日本的侵略，下令立即中止与日方的谈判交涉，并命令按计划进行战备准备工作。尽管这一转变来得有些晚了，但在这和战的最后关头，他还是坚持了民族气节和爱国立场，终于踏上了抗日卫国的正义之路。赵登禹有了报国有门，实现自己的抗日意愿的机会。
还在7月22日，奉宋哲元命令，赵登禹部第132师开赴北平，其一部到达南苑。23日，赵部独立旅与第37师换防，开入北平城内，其中一团驻天坛，一团驻禄米仓。部队陆续抵平后，赵登禹立即令各部加紧构筑工事，并与学生及各抗日团体联络，准备共同对抗日本的侵略。
7月25日，廊坊战斗打响，日军在经过充分的准备后，开始了对平津我军的大举进攻。26日廊坊沦入敌手，平津铁路为日军所控制。同日下午，日军华北驻屯军新任司令香月清司派北平特务机关长松井太久郎往宋哲元，提出最后通牒，要求将北平附近第29军部队撤走，退往河北保定，如果中方不照此办理，日军就要采取“独立之行动”。面对如此无理的挑衅，宋哲元当即令秦德纯将通牒退回，绝不接受日本侵略者的这种无理要求。在日军向宋哲元提出最后通牒的同时，日军华北驻屯军第2联队第2大队500余名敌人，由大队长广部率领由天津开到丰台，随即换乘汽车开往北平城。傍晚敌军抵达广安门，企图闯入北平城。驻守广安门的第132师独立旅679团刘汝珍部一个连，当即关闭城门，拒绝日军进城。气焰嚣张的日军即于城下摆出一副要攻城的架势，坚持要进城。宋哲元闻讯，当即令守军备战。守门官兵得令，采取诱敌深入的战略，将城门慢慢打开，狂傲的日军不以为计，反以为中国军队又一次妥协，便毫不犹豫地开入城内。当日军车队半数入城后，守军突然发起攻击，向敌车队猛烈开火，打得敌人狼狈逃窜，损失惨重。
27日中午，华北日军向中国军队发起总攻，由于守军准备不足，加上日军突然袭击，通县、团河相继失守，随后向南苑发起进攻。
南苑地处北平南郊，团河以北，是北平南部的咽喉要道。若日军占据南苑，则可控制北平南郊，进而可长驱直入永定门，进攻北平城。卢沟桥事变前，第29军军部驻南苑。事变发生后，第29军副参谋长、中共地下党员张克侠曾多次建议宋哲元，派一名有威望的师长去南苑统一指挥，把军部移入城内，然而宋哲元当时生怕此举引起日本人怀疑我准备打仗，引发新的冲突，故一直不准备军队调动，也不转移军部。及至日军发动总攻，宋哲元才在27日下令将军部移入北平城内中南海怀仁堂，并任命赵登禹为南苑方面指挥官，统一指挥南苑方面作战。当晚赵登禹即赶往南苑。
当时，南苑方面除尚未移走的军部直属各机构外，还有直属炮兵、工兵、通信各营，特务旅两个团，军官教导团（由副军长佟麟阁兼任团长），军事训练团，骑兵第9师1个团，第37师炮兵团和1个步兵团，总人数约有7000，但由于单位众多，分属不同的系统，加上战前准备很不充分，故难以统一指挥，战斗力也大受影响。
赵登禹到达南苑后，即与尚留南苑的第29军副军长佟麟阁、军事训练团教育长张寿龄等人商量防守对策，针对连日来日军飞机连续轰炸廊坊、团河等，大家认为应加强防御，赶修工事，准备抗击敌人的进攻。赵登禹豪迈地说：“在喜峰口那次战斗中，我们还不是把他们打得落花流水了，等着瞧吧！”他一面催促所部第132师火速向南苑集中，一面着手统一指挥工作，同时派出便衣侦察队，在南苑外围各要点侦察警戒。此后，他又召集在南苑的各部官长开会，布置任务，发布作战命令，同时召集军训团讲话，鼓励大家说：杀敌报国已到时候了，军人必须以保国卫民为天职，要有不惜牺牲的精神。他还不顾连日的劳累，巡视各处阵地，检查防御设施，鼓舞官兵们的士气。
尽管赵登禹在竭尽全力做着各项战前准备工作，然而时间实在太紧。午夜，南苑四周传来枪声，敌人陆续发起试探性的进攻。28日拂晓，日军在数10架飞机以及坦克、大炮的掩护下，向南苑我军发起了全面进攻。我军在没有充分准备的情况下，匆忙投入战斗。由于各部队之间缺乏有效的配合，指挥又不协调，各部队大多各自为战，开战不久，各部陷于被动。一些部队由于事先没来得及构筑防御工事，只能以营地围墙作掩体，在日军飞机、大炮的轰击下，伤亡惨重。尽管如此，守军仍顽强抵抗，斗志旺盛，不稍后退。激烈的战斗一直延至午后。日军从东、西两面攻击南苑，同时日军一部绕至南苑北部，切断了南苑至北平的公路。南苑守军腹背受敌，被迫分散向大红门方向撤退。
赵登禹亲自指挥的一部分守军，对日军的进攻进行了顽强的抵抗。由于敌军炮火猛烈，赵登禹下令在敌人炮火轰击时，停止射击，隐蔽起来；当日军步兵开始冲锋，直至进到我军阵地200米左右时，他才下令向敌人开火，并乘势向敌人发起反击，如此一连打退敌人数次进攻，并给日军以大量的杀伤。由于敌军炮火实在猛烈，部队伤亡十分严重，迫不得已，最后赵登禹下令撤退。撤退之际，日军的飞机尾随轰炸扫射，官兵伤亡仍很重，见此赵登禹又下令向日军反击，然后再度撤退。
如果说南苑守军在日军的突然进攻面前，仓促应战，遭到重大牺牲，已充分显现出前一阶段冀察当局及宋哲元在和战问题上摇摆不定所埋下的恶果，那么南苑守军的撤退，则是这一恶果的进一步显现。由于事先根本没有确定的计划，加之通讯联络早已为日军炮火炸断，第29军军部下达的从南苑撤退的命令，是由传令兵冒着敌人的炮火送达的。由于各自为战，没有统一的指挥，先得知命令的部队就先撤走了，而未收到命令的部队却还在孤军备战！撤退时，既没有相互的掩护，也没有确定的路线，有的士兵找不到官长，有的官长手下没有士兵，整个场面呈混乱状态！面对这种状况，赵登禹也是难以处置，他只得率领手下的官兵，且战且退，利用青纱帐，向北平城退去。当部队行进到南苑镇北黄亭子公路附近时，突然与一股日军相遇，赵登禹的副官李先池当场中弹牺牲，赵登禹本人也中弹负伤，但他仍坚持着指挥部下反击日军，浴血奋战直至昏迷过去。当部下冒着弹雨，抬着他准备转移时，他苏醒过来，对周围战士说：“不要管我！军人战死沙场原是本分，没有什么值得悲伤。只是北平城里还有我的老母，你们回去告诉她老人家，忠孝不能两全，她的儿子为国死了，也算对得起老祖宗了。”话还没说完，这位喜峰口率部夜袭日军的英雄，就停止了呼吸，时年仅39岁。