1937年7月下旬，日军在援兵开到后，开始大举进攻北平。

26日，日军进攻廊坊。

26日晚7时，丰台日军500名企图强行由广安门进入北平城。遭到中国守军刘汝珍团的坚决阻击。香月遂借“广安门事件”向宋哲元发出最后通牒：限27日正午以前，八宝山、卢沟桥附近的中国军队撤至长辛店；限28日正午以前，北平市内及西苑的中国军队撤至永定河以西。并威胁说，如不照办，即将采取一切必须步骤。

日军不待中国方面答复，即于27日派兵攻占团河、通州，进犯南苑、北苑、黄寺及沙河等处，并以一部切断南苑至北平间的公路。

28日，北平南苑第二十九军军部遭到日军猛烈攻击，国民党守军战死5000人以上，在南苑军营军训的近千名北平学生也大部殉国。宋哲元于29日离开北平，按蒋介石命令撤退到保定，第二 十九军驻北平部队也陆续经门头沟撤退。

29日，北平沦陷。

日军在进攻北平的同时，又进攻天津，29日，第二十九军驻天津的第三十八师曾夺回火车站，包围东局子的日本军用机场，但30日奉命撤回天津。同日，天津沦陷。日军对天津市区狂轰滥炸，到处纵火，使数十万难民无家可归。

平津失陷后，日军即向华北大举进攻。