宋哲元这个时候醒悟一切都太迟了。香月清司左等右等，非但不见二十九军的回复，反而从情报部门得知二十九军已经开始紧急调动部队时，料知讹诈再难奏效，未等二十九军回复，在十月二十九日凌晨，下令对北平发起总攻。
宋哲元丧失了最宝贵的时间，日军绝不会给二十九军任何喘息的机会。当日凌晨，日军以第二十师团为主力，配以重炮四十门，向南苑大举进犯，另以混成第四旅团所部切断了南苑到北平间的公路联系。从热河南下的关东军机械化部队独立混成第一、第十一旅团，从北平北侧攻击北苑和西苑。
日军出动飞机四十架对中国守军的工事轮番轰炸，守军仓促修筑的工事、掩体很快便被火海烟尘吞没。战斗进行得异常紧张、惨烈。二十九军在敌重兵围攻下仓促应战，，不久便显露出败落迹象。全军很快被日军切成数段，分割包围。加之防御工事简陋。尤其是南苑方面，仅以营防周围障碍物作为掩体，在敌人优势炮人和飞机的狂轰滥炸之下，守军官兵们被炸得血肉横飞，惨不忍睹。情况极其险恶。
南苑原本是二十九军的军部，二十八日宋哲元决心和日军一战的同时，把军部搬到了北平城内。如今的南苑驻扎着副军长佟麟阁为团长由数千学生组成的军训团，骑兵第九师。虽说宋哲元已经急令赵登禹的一三二师星夜驻防南苑，但是一三二师的主力至今还停留在永定河右。
十月二十九日黎明，晨晖初露，一阵尖厉刺耳的警报声划破了南苑清晨的宁静。转眼间，从东北方向蠕动而来的几个黑点已飞临南苑上空。几架日机的突然到来，惊得南苑守军飞奔着冲出营房，冲入阵地。但日机并未轰炸扫射，只是在上空盘旋两圈后又沿旧途遁去。显然，这是日军的侦查机。南苑的最高长官副军长佟麟阁当即下令部队做好迎击敌机轰炸的准备。
没过多久，第一波次五架架日军轰炸机在二十九军响起的机枪声中飞临南苑上空。这批敌机有备而来，只在营区上空盘旋一周，便从东北角骑兵第九师师部开始，沿排列整齐的营房开始了狂轰滥炸。伴着团团腾空而起的烟火和四处横飞的瓦砾，军部及训练团营房转眼便支离破碎，火光冲天。一个盘旋，日机又把轰炸目标选在了营区外沿的简易阵地和障碍物上
可怜中国第二十九军南苑守军，别说作战飞机，就连防空火器都没有。一些人员和骑兵师的军马未及疏散，在敌机的狂轰滥炸中喊叫着、悲呜着。中国军连日军的人影还未看见便付出了惨重的伤亡代价。
飞机轰炸完毕，得意洋洋地晃晃机身，向回飞去。中国守军还未及松口气，日军的重炮部队又对南苑进行铺天盖地的远程轰炸……
日军是在向佟麟阁施威，向南苑中国守军施威，一向以武器装备现代化而目空一切的日军企图以这柄高悬的利剑镇住对手，压垮对手。
炮轰过后，日军的步兵趁着黎明的薄雾，一波波尤如黄潮般地开始向南苑中国军营区发起冲击，仓促应战的中国守军抖落身上的灰土，钻出坍塌的工事，准备向日军射击。这时，副军长佟麟阁出现在第一线阵地侧后的一座小土屋旁。他吩咐传令兵，命各部队把敌人放入二百米内集中火力猛烈射击。
四百米、三百米、两百米米，南苑守军阵地上，密集的枪声响起了。直着身子呐喊着向前冲击的日军像是触了电一般，喊声嘎然而止，前排的士兵疯狂地扭曲了腰身，后面的日军条件反射般地趴向地上，和中国守军展开对射。
佟麟阁身先士卒，一直立于第一线，指挥军训团和学生军训练团官兵迎击日军第二十师团的冲锋。日军一波波往上冲，又一群群地往回溃。四百米宽的开阔地成了日本人的天然坟场。
军训团和学生训练团都是二十九军未来的精英，很多大学生都是在芦沟桥事变后，主动参军的。虽然面对鬼子的飞机大炮，但是战斗的意志力很强。
不过，日军毕竟装备精良、久经战阵，且早有准备，随着日军援军大批开到，不到半天的时间，以军训团和学生兵组成的防线到底顶不住的第二十师团的冲击，有几处防线被日军突破。眼见支撑不住，佟麟阁下令外壕防御部队沿堑壕撤入营区内，利用内砦组织防御。
这时，军训团教育长张寿龄气喘吁吁地跑到佟麟阁身旁，有些气急败坏地说道：“哪儿好像出了问题，咱们在这儿打，日本人的援兵怎么来的这么快，这么多。难道军部那边就没打？这怎么可能呢？”
原来的军部那里是二十九军郑大章的骑兵第九师和先行到达南苑的赵登禹的一三二师师部直属部队。看着眼前的情况佟麟阁也觉得异样，当下便带着张寿龄走下阵地。
但电话一直没能打通，佟、张两人对军部那边儿赵登禹师和郑大章骑兵师的情况一无所知。派去联系的人回来带回的消息更令佟、张二个如掉入冰窖，从头凉到脚：军部那边已空无一人。
佟麟阁觉得事态严重，当下便率张寿龄直奔郑大章骑兵师师部。骑兵第九师空旷的营区里狼籍遍地，空无一人。佟、张二人四处找寻仍不见一个人影。最后还是警卫人员费了九牛二虎之力，才在防空洞里找到一名衣衫不整的骑兵师士兵。
“你们的部队呢？”佟麟阁急不可待地向面前这位战战兢兢的士兵问道。
“今天天刚亮，日本人的飞机轰炸过后便全撤走了。”
“郑师长呢？也跟着部队走了？”张寿龄在一旁气急败坏地问道。
“是的，他也在黎明率部队撤走了。”
听面前士兵这么一说，一向以宽容待人而被二十九军全军上下称为“佟善人”的佟麟阁中将当下忍不住火了，怒吼道“郑彩庭这个王八蛋，未战先撤却不通知友军。我一定要到军座面前去告他。”
但是，事已至此，再说也无用，佟麟阁偕众人离开营区。刚出营门，便见到军部传令兵匆匆向他们跑来：“佟副军长，可找到你了。军部命令，南苑所有部队立即撤进城去。电话打不通，所以派我来传令。”
“赵师长知道撤退命令吗？”佟麟阁突然想起了还有昨晚刚刚到达的一三二师的直属部队，便试着问传令兵。
“赵师长早就离开南苑了。大概是早上八九点钟的时候。”传令兵连忙说道。
说话间，营区外公路上，从一三二师防区方向撤下的溃兵，秩序混乱地蜂拥而过。一打听，一三二师的防区已为日军攻占，各部队乱了，自行往北平城里溃去。
“胡闹！真是胡闹！这打的是什么乱仗，相互间不联系，撤退连招呼都不打，这么无掩护地撤退能退回去吗？！”佟麟阁一腔怨气，无目的地发泄着。他在二十九军只是负责主管军训团的副军长，下面各个部队的主官都是宋哲元的老部下，平时就没把佟麟阁放在眼里，更别说在这个生死存亡的关头，早就各顾各的逃命去了。
“捷三兄，现在部队已乱，再想集结恐怕不易。不如让部队先往下撤，在大红门调整哨附近掩护收容。”教育长张寿龄不是西北军系统的，他是东北军老人，对部队颇多了解，见情形当下便劝佟麟阁。
“唉！只能如此了。”佟麟阁一声长叹，随即在众人簇拥下向北退去。沿途日军飞机追逐着公路上溃退的二十九军官兵，疯狂地轰炸扫射。所幸的是，公路两侧的青纱帐多少成了中国军散兵游勇的保护伞。溃军虽有伤亡，但损失不大。
大红门，佟麟阁率领集结好的三四千人的队伍，开始向城区内作有秩序的撤退。未走多远，前方突然传出了密集的枪弹声。转眼间，这猛烈的射击声顺着中国军的队伍向后蔓延开来。半分钟后，几架日机又出现在撤退队伍的头顶上，猛烈地轰炸扫射。
毫无疑问，对二十九军的布防一清二楚的日军，早就在次埋伏好了，中国军中埋伏了！
设伏的是日本华北驻屯军河边旅团。该部先以第二联队突然袭击，打走了驻守在大红门的二十九军傅鸿恩营，随即以旅团主力于大红门一带设伏，终于截住了从南苑澈下的中国军后卫部队。
河边旅团旅团长河边正三少将虽与二十九军将领常来常往，与佟麟阁及二十九军多数高级将领十分熟悉，但这会儿的伏击，河边却丝毫不留情面，命令优势兵力最大限度地发挥火力优势。
一头扎进河边旅团伏击圈的中国军队惨不忍睹。公路两侧日军伏击阵地上，弹密如雨，青烟弥漫；公路上，中国军血肉迸飞，死伤迭枕，惨叫悲呜声不绝于耳。这战场过于血腥，甚至充满屠宰场的味道。
队列中后部的佟麟阁被这突如其来的打击惊呆了。稍一楞神，他红着眼珠子大喊道：“快趴下！隐蔽，向两侧疏散！”
但震耳欲聋的枪炮声和天空日机啸叫的声浪淹没了他的喊叫。一名随从见副军长目标暴露，欲拉他撒向路旁，佟麟阁一把推开随从，吼道：“滚开，你想让弟兄们都让鬼子杀了吗？快，让后卫连侧面迂回往上冲，把前面部队接下来。”
一身将校呢，身边又围着数名军官和卫士的佟麟阁站在公路上显得格外显眼，一梭子机枪子弹从远处的一个小土丘后射来，佟麟阁及身边的副官、随从数人应声倒在血泊中。不一会儿，佟麟阁又咬紧牙，挣扎着站起了身。他的腿部被日军的子弹射穿了，血流如注。军训团一个大队长带几名士兵围上来，劝他到后面去先治伤。他咬着牙吐出几个字：“情况太紧急了，眼下抗敌事大，个人安危事小，你们快冲击吧，别管我！”
众人咬着牙挥泪告别了自己的副军长，向前冲去。佟麟阁原地站着、硬挺着调动部队、调整部署，以期摆脱遭伏击后的困境。但客观他说此时欲有组织地突围已几乎没有可能，河边旅团精锐的七八千人既有战车、又有飞机，卡头断后地把中国军4000多溃兵围在中央，突围谈何容易。
但佟麟阁忍着腿伤坚持着，击退了日军的几次冲锋。此时的河边，就像一只凶猛而狡猾的猎豹，时而以火力杀伤对手，时而发起小规模的冲击，不断地消耗着中国军队那越来越弱的气力。佟麟阁看穿了日军的诡计，命令传令兵道：“快去通知各部队，绕开公路，利用路两旁庄稼掩护，化整为零，分散突围向城里退。”
这时，又是一批敌机飞临公路上空，扔下一簇簇密集的炸弹，佟麟阁被冲天的烟尘吞没了，倒下了，从此再没能站起来。
同日傍晚，正准备撤往北平城内的一三二师也在北平南郊黄亭于公路上遭到路两旁高梁地里日军的突然袭击，一三二师损失惨重，师长赵登禹阵亡。
南苑失守，佟麟阁、赵登禹阵亡，一三二师伤亡过半，军训团几乎全军覆没。北平军部，宋哲元闻讯先是呆立无语，继而抱头大哭，痛侮交加地吼道：“断我左臂矣。小鬼子，此仇不共戴天，来日必报！”
尽管之前，二十九军和日本人和谈，受到舆论的口诛笔伐。但是今天北平四周的枪声，表明二十九军开始在抵抗了。中国民众在饱受外敌压迫后，对任何一支敢于抗击敌寇的军队都是不吝惜自己的热情和感激的。当南苑教导团残部突出重围列队进入广安门时，路旁行人看见中国军队都停下了脚步，脱帽致意，鼓掌欢迎。路旁每隔数十米便设桌几张，上面摆满茶水及各种食品，任由军人享用。但军人们眼中噙泪，没人去动这些东西。他们愧悔交加，愧于战败沙场，以致无颜见北平父老，无颜接受他们付出的大多的爱与期待。每个人心里都憋着一股劲，一股要为中国人、为中国军人争回尊严的冲动。