傍晚，日军攻击一度减弱，郑洞国估计敌人正在准备新的攻势，乃抓紧时间调整部署，决心与敌人背城一战。谁知晚上情况突然发生逆转，日军一支骑兵部队，乘第二十五师后撤，偷偷由我军左翼包抄过来，袭击了二师后方机关，将辎重部队、医务队和电台等全部冲散，并对保定采取包围态势。这样二师同军部和友军完全失去了联络，后方补给也中断了，保定事实上已成为一座孤城。郑洞国感到事态严重，因电话通讯也已中断，遂派人连夜去寻找军部请示机宜，并与友军第十七师联络。午夜前，派出去的人先后失望而归，报告说军部和第二十五师早已走得不知去向，根本未在保定以南地区停留。右冀第十七师也无法联络上。事后得知，第十七师也早已后撤了。

　　作为军长，关麟征将自己的嫡系第二十五师带走了，却留下非嫡系第二师孤军守城，对此，师长郑洞国感到非常不满。

　　当时我对关将军很有看法。我们都是黄埔军校一期同学，共事日久，彼此总该有些关照，但作战时他将我这一师摆在最危险的地方，撤退时竟连个招呼都不打，任凭我们去牺牲，不仅全无一点情义，而且也太不负责任。更令我心焦的是这一师人今后的命运。我辈身为军人，要对国家负责，没有上级命令不能随便弃城不守。可眼下大敌压境，我们的一切外援均已断绝，孤军困守危城，要想扭转战局已不可能，这样硬撑下去也只能是坐以待毙。何去何从，我苦思一夜而无良策，最后决定还是先坚守下去，待第四十七师裴师长来后再作商议。

　　此时，在这一地区的还有滇军曾万钟的第三军。曾万钟部奉命增援保定，但该部未开至前线，即借口与刘峙司令失去联络，亦匆匆后撤至安国。

　　九月二十四日天刚亮，日军就对保定城发动了全面总攻。日军多架战机发着凄厉的尖叫声，在保定城上空往复俯冲、轰炸。士兵们伏在工事里，几乎可以看清楚敌飞行员的面目。不多时，城内便硝烟弥漫，燃起多处大火。紧接着，日军集中几十门大炮猛烈轰击我城垣工事，长达一小时之久。敌人的一排排炮弹铺天盖地袭来，炮火之猛烈达到空前程度。据守在墙垣工事里的官兵们，被炸得血肉横飞，惨不忍睹，城墙也被打塌了多处，形成了几道很宽的缺口。日军千余步兵乘机蜂拥突入，与我守军短兵相接，发生激烈混战。我军官兵虽然遭到敌人炮火很大杀伤，仍顽强据守在城内建筑物里和街道两侧民房屋顶上，居高临下，以交叉火力猛扫突入城内的日军。城墙缺口边躺满日军尸体和伤兵。但敌人愈来愈多，大批日军在战车掩护下继续涌进城内，并向两翼扩展以发展战果。

　　正在城内巷战激烈进行之际，裴昌会亲率第四十七师赶到了。他一看保定城外层层包围的日军，不禁吓了一跳。裴昌会将队伍驻扎在城外，只带了几名随从潜入城内，来到设在南门城下的师部。

　　裴昌会北伐前原系孙传芳部下一员战将，久经沙场，作战经验丰富，所部也颇有战力。这时各路友军已不受命令约束，都在竞相向后方逃命，惟裴昌会不避艰险，依令而来，此举使郑洞国对他十分敬重。见面后，裴昌会便急切地了解城内战斗态势，并向郑洞国询问是否将其所部官兵开进城内与日军接战。郑请参谋长舒适存扼要地介绍了一下敌我战斗情况，以及我军所面临的险恶处境，说明目前日军完成了对保定的战略包围，我军孤军作战，恐难挽回败局，且有被敌人消灭的危险。裴闻言默然良久，未明确表示态度。其实大家心里都明白，此刻死守保定城已无希望，只是碍于未接到上级的撤退命令而不好言明。

　　到了上午十一时左右，第二师已防守不支，日军逐渐占领了大半个城市，并对守军实施分割包围。第四旅旅长赵公武率大部守军被迫突围向保定东南的张登镇方向转移。此时城内一片混乱，除了师直属部队以外，师长郑洞国对其他各旅已失去掌握，形势万分危殆。

　　参谋长舒适存见情况紧急，在一旁焦急地说：“依目前情况，我们很难支持多久，现在或是死战殉城，或是乘机自动撤退，以全实力，请两位师长速做决断，否则就来不及了！”

　　裴昌会也以探询的目光注视着郑洞国。

　　郑洞国知道时间不允许再拖延下去，遂下决心说：“我们并未奉死守到底的命令，况现已抵抗二昼夜，孤军难支，应撤出保定以保全部队，将来若有问题由我承担。不知裴师长意见如何？”

　　“我同意郑师长的决定，此事还是大家共同负责，就赶快行动吧！”裴昌会也表示同意撤退。

　　当郑洞国下令撤退时，日军已逼近南门。第二师各部且战且退，沿平汉路向南撤退，保定城遂告陷落。

　　日军进城后，在城关进行了疯狂的大屠杀，杀死无辜群众两千余人。从此，保定陷入了日寇魔掌之中，并成为统治河北的战略中枢要地。

　　由于没有通讯设备，与上级联系不上，也不了解敌情，第二师只好盲目地向南走，一路都不见友军。此时，辎重粮草都丢光了，部队没有饭吃，幸亏沿途百姓帮助，才饥一顿、饱一顿地挨了下来。

　　后来才得知，当时报纸甚至传出守卫保定的第二师已经全军覆灭，师长郑洞国也已经壮烈殉国了。

　　保定失陷当日晚，消息传回日本国内，东京等地群情沸腾，无数身穿和服、脚踏木屐的男女老幼，手提着写有“欢庆皇军攻占保定”字样的灯笼，举行提灯游行会，举国若狂地庆祝他们的胜利。

　　保定行营主任徐永昌在仓皇南撤途中，在日记中总结了此次战败原因，认为参战各部内外不一，即内心消极，表面积极。用兵时已留后手，又不肯白白吃亏。先不舍地而派兵，后不降志而增兵，为地派兵非为战派兵，结果地兵两失，如永清、固安之兵是也。城防之无用，涿州、保定即其一例。

　　再说津浦线，九月十三日，日军第十师团突破石友三防线，当日中午攻占兴济镇。

　　日军逼近沧县外围防御阵地——姚官屯和东、西花园。负责这一线正面防御任务的中国军队是第四十军庞炳勋部和第四十九军刘多荃部。

　　庞炳勋，河北新河人，此时已经五十八岁，由于有脚疾，早就萌生退意思想，抗日战争爆发之后，毅然决然率部上战场。此时，他任第三军团军团长兼第四十军军长兼第三十九师师长。其实，他的第三军团只有一个军，这个军仅有一个师，实际兵力仅一万余人，原系西北军，战斗力十分顽强，但部队火炮等重武器数量很少。庞炳勋于八月奉命开赴抗日前线。此时正值酷暑季节，骄阳似火，庞炳勋率领他的部队从石门下车后，沿沧石公路徒步向沧县开进，沿途受到人民群众的慰问和欢迎，使广大爱国官兵受到极大的鼓舞。

　　第四十九军系由张学良东北军改编而来，人员装备较好，平射炮、迫击炮、轻重机枪数量较多，是当时沧县前线中国军队中唯一与日军重武器装备水平接近的部队。

　　从十八日始，庞炳勋第四十军、刘多荃第四十九军就同日军第十师团进行顽强阻击。

　　时值夏秋之交，连降大雨，道路泥泞异常，日军装甲部队难以发挥威力。但在天气较好时，仍有敌中、小型坦克活动于我军阵地前。而我军既没有空军、装甲部队的支持，火炮等重武器的性能也很差。开战前，国民政府军委会临时将山炮第七团配属给第四十军，可是该团每门炮只携带了炮弹二三十发，进入阵地后不久，就打光炮弹，撤退到了后方。第三十九师师属山炮营和铁道炮兵装甲列车因受敌观测气球瞰制，无法行动。白天稍有暴露，便被日军发觉而招来空袭和远程炮轰击。在以后的战斗中，第四十九军一零九师曾支援给第四十军一个平射炮连，但火炮威力不大，且炮弹也很缺乏，无法有效压制日军火力。

　　二十一日，日军向沧州北姚官屯第三十九师阵地发起进攻。守军在阵地多半被炸平，外壕和外围铁丝网被炸毁，人员伤亡较大的情况下，仍顽强抵抗，与敌激战终宵，予日军一定杀伤，并击落日军重型轰炸机一架，守住了阵地。二十二日，日军继续强攻，姚官屯防线一段被突破，守军退据主阵地坚守。二十三日上午，日军以密集炮火向姚官屯主阵地轰击，继以步兵发动冲锋，一度突入姚官屯车站及东、西花园阵地。守军与日军肉搏拼杀，经十七小时激战，夺回被日军攻占的阵地。

　　战至二十四日，拂晓前，日军主力在炮兵及航空兵火力支援下，步兵在坦克、装甲车掩护下沿铁路两侧地区向大姜庄、姚官屯、东西花园阵地猛攻。守军与突入的日军用刺刀拼杀，混战在一起。

　　战斗至此，庞炳勋依然不退却！

　　日军只好向武器装备更好的东北军发起进攻。

　　十四时，日军向第四十九军第一零九师的阵地连续发动进攻。守军顽强苦战，但东花园终被突破，大姜庄、姚官屯亦相继失守。至二十时，守军阵地全线动摇。第一零九师一部固守沧县城，其余各部向捷城河岸撤退。由于是夜间，各部队与日军胶着混战，失去控制与联络。二十五日凌晨，姚官屯方向的日军追至沧县城郊，经数小时交战，守军撤退，沧县失陷。

　　姚官屯防御战中，中国军队伤亡过半，但也给日军重创。从被击毙的日本指挥官小林身上缴获了一本日记，他在日记中写道：“圣战以来首遇劲敌。”

　　日军长驱南下，兵锋直指德县。

　　为取得喘息时间，第一集团军代总司令冯治安下令将运河决口，造成沧南的泛滥，结果南撤的军队大半在泛区水中活动，根本无法守沧河南岸阵地，于是又纷纷向盐山、莲花池、南皮、冯家口一线撤退。

　　二十五日，军事委员会电令第六战区司令长官冯玉祥：“各部队务于桑园、德县以北择地固守，并集结兵力，力图反攻。”冯玉祥奉令后，命盐山、南皮线上各部队进击日军侧背，以减轻东光、连镇一带冯治安第七十七军的压力。

　　二十七日，日军第十六师团占领献县，第十师团分三个纵队从运河东西两侧及津浦铁路以东向德县进攻。

　　十月一日，庞炳勋部一个旅袭击泊头镇；刘多荃部两个旅攻占冯家口、夏口，并跟踪日军，向东光方向进击，但东光方面的部队却先于二十九日放弃东光，沿运河南撤百余里。

　　至此，日军快速装甲部队进入德县境内，装甲车停在了桑园车站内。

　　德县，盛产扒鸡，满城飘香，隶属山东，而山东则是韩复榘地盘。

　　早在九月十四日，蒋介石电令韩复榘迅速抽调两个师前往德县布防，接应宋哲元第一集团军，共守德县。韩复榘却迟迟不肯派兵。他一面声称鲁北地区连日大雨，运河各支流水势暴涨，道路泥泞，增援部队无法行进；一面又称德县已有李必蕃第二十三师驻守，津浦正面之敌最近当无大虑，且鲁军要以全力防守山东沿海和黄河沿岸，兵力不够用。在蒋介石一再催促下，二十三日才派展书堂第八十一师增援，但是行动迟缓，该师于三十日才抵达德县。

　　驻守山东防区的部队是第三集团军，山东省主席韩复榘就任第三集团军总司令，原东北军将领沈鸿烈、于学忠任副总司令，下辖第十二军、第五十一军、第五十五军、第五十六军。正是韩复榘强烈要求之下，第三集团军划归第五战区，韩复榘任第五战区副司令长官。

　　位于前线的第六战区司令长官部准备后撤到德县城，却被韩复榘下令拦阻：“这是第五战区，你第六战区应该回到自己的防区内！”无奈，老长官冯玉祥只好带领第六战区撤退下来的官兵向西向河北方向撤。

　　与阎锡山的想法一模一样，韩复榘也不想招惹日军入鲁。

　　结果，师长展书堂则令该师二四三旅防守德县，该旅旅长运其昌则令四八五团防守德县。展书堂与运其昌一商量，决定以第四八六团为骨干、由全师各部抽调骨干五百余人的奋勇队，在第四八六团团长赵廷壁的带领下，从德县出发奇袭桑园的日军。日军一路走来连战皆捷，根本没把中国军队放在眼里，黑暗之中遭到突然袭击，一时阵脚大乱。天亮撤离时，奋勇队号手吹响了集合号，因号音中加了第四八六团号牌子。日军才知偷袭者不过一个团的兵力，立即组织反击。在日军反攻下，奋勇队伤亡惨重。

　　当日军第十师团，计划周详、准备充分，以飞机、大炮、坦克强攻德县城时，日军怎么也没想到守卫德县的不及一个团。

　　四八五团在团长陈延年的指挥下，以城墙为防线奋勇抵抗、全力固守。日军飞机轰炸时，他们就退到城墙下的防空洞里，炮火一停立即上城墙阻击日军。德县城墙周长十余里，一个建制完整的团，五米的空当才可有一人把守，何况他们还不足一个团。四八五团顽强地击退了日军一次次的疯狂进攻，终因没有友军的助战、后续部队的支援，又没有后勤补给的情况下，在绝大多数将士殉国后，少数将士于十月三日凌晨从南门撤出德县。

　　十月三日，德县被日军攻陷。

　　日军一个甲种师团，攻陷德县小城竟用了三天四夜的时间，进城一讯问，才知道守城将士不足一个团，另加一个炮兵营。正是因攻德县不利，第二军司令官西尾寿造受到日本军部申饬。

　　由于早在九月二十五日，日军参谋本部就命令“华北方面军”的作战地区为石门、德县一线以北地区，攻占德县之后，日军第十六师团及第一零九师团转用于平汉线方面，第十师团停止整顿，津浦路北段作战基本结束。

　　此后，国民政府军事委员会令宋哲元第一集团军所部撤向冀南，转隶第一战区；原东北军吴克仁第六十七军及刘多荃第四十九军调至淞沪战场；庞炳勋第三军团调至海州，转隶第五战区；第六战区即刻撤销。

　　如此一来，冯玉祥再次下野，回到武汉，转行当诗人，自称“丘八诗人”。

　　由于第十六师团及第一零九师团增援，平汉线上局势骤然紧张起来。