日軍北路第六師團主力在師團長坂本政志指揮下，攜偽軍朝熱北重鎮(zhèn)開魯推進(jìn)。守軍主力湯玉麟部的崔興武竟暗中勾結(jié)日軍，禁止其他抗日隊伍進(jìn)城休整。開魯東北的義勇軍陣地遭受日偽軍猛烈攻擊，戰(zhàn)士們拼死奮戰(zhàn)，次日傷亡慘重，剩余2000余人被迫退出陣地南撤赤峰，編入孫殿英部。

23日，偽滿洲國軍江海鵬部配合日軍攻打開魯。早與日軍達(dá)成默契的崔興武未作抵抗，率部撤往臨東，日軍兵不血刃占領(lǐng)開魯。第六師團占領(lǐng)開魯后兵分兩路：一路沿希拉木侖河向東南進(jìn)攻赤峰；另一路南下直取建平鎮(zhèn)。

東線第八師團與東路日軍會合。熱河省軍董福廷旅駐守北票及朝陽南嶺。22日，日軍第八師團第四旅團在飛機、鐵甲車配合下多次進(jìn)攻，遭東北義勇軍頑強抵抗。該部指揮官雖未投敵，但部隊內(nèi)部問題嚴(yán)重。23日，董福廷與第五十八團團長邵本良被日軍收買臨陣倒戈，致使北票、南嶺相繼失守。董部主力退至朝陽西郊防線后再次叛變，引狼入室，部隊傷亡殆盡，殘部逃往凌源。26日，朝陽淪陷。日軍第八師團占領(lǐng)北票后部署：中路第十六旅團長率部經(jīng)朝陽攻打承德；北路支隊與第六師團會合進(jìn)攻赤峰；南路支隊聯(lián)合第十四混成旅團攻取建平。

3月1日，日軍逼近赤峰城區(qū)，飛機重炮狂轟濫炸，城區(qū)頓成火海。孫殿英部在城東陣地與日軍激戰(zhàn)，當(dāng)夜組織夜襲殲敵數(shù)百，暫挫敵鋒。3月2日黎明，日軍快速部隊與騎兵突襲，炮火異常猛烈。凌晨3時日軍占領(lǐng)城東陣地，向城內(nèi)猛烈轟擊。中午12時孫軍各部退回城內(nèi)死守。日軍架炮轟擊三道街，孫殿英登臨東門誓言與赤峰共存亡。至下午4時城區(qū)仍在守軍手中。縣長孫廷弼為保護(hù)居民，派農(nóng)會會長宋子安懇求日軍撤軍。孫殿英含淚率部西撤圍場，其他義勇軍相繼撤離。突圍后孫殿英又堅持抵抗一日余，終敗退察哈爾。雖戰(zhàn)敗，孫殿英因頑強抵抗被部分輿論稱為"東陵戰(zhàn)神"。

3月2日，日軍進(jìn)攻臨東，東北軍崔興武旅不戰(zhàn)而降，熱北淪陷。同日，中路日軍第八師團主力攻打葉柏壽，遭趙毅旅頑強阻擊。日軍5000余人攜5架飛機、30余輛坦克猛攻六七小時，趙旅688團第一連全員戰(zhàn)死仍堅守陣地。日軍遂繞過葉柏壽直取凌源，在第十四混成旅團增援下攻占該城，守軍一觸即潰。3日平泉失守，日軍三路突破深入熱河腹地。

戰(zhàn)役轉(zhuǎn)折點在湯玉麟。這位熱河省政府主席在赤峰、平泉淪陷后，不組織防御反而扣押240余輛軍車轉(zhuǎn)運私產(chǎn)鴉片至天津租界。當(dāng)日下午1時，128名日本騎兵輕松開進(jìn)承德，19萬平方公里的熱河全境遂告淪陷。

熱河抗戰(zhàn)僅10天即告失敗，暴露諸多問題：湯玉麟主政8年賣官鬻爵、橫征暴斂，民眾怨聲載道，日軍攻陷北票時竟有商民夾道歡迎；張學(xué)良雖為上司卻指揮不動湯部，甚至被禁止進(jìn)入熱河；戰(zhàn)前情報已顯示湯玉麟親日傾向，蔣介石建議除之未果；戰(zhàn)略部署嚴(yán)重失誤，雖據(jù)險要卻因指揮失當(dāng)迅速潰敗。

3月12日，國民政府批準(zhǔn)張學(xué)良辭職，何應(yīng)欽臨危受命代理北平軍分會委員長。熱河淪陷后，日軍迅速調(diào)遣南口方向的第十四、三十三混成旅團南下。一場關(guān)乎民族尊嚴(yán)的長城抗戰(zhàn)，在緊張局勢中即將拉開悲壯帷幕。