日军第6师团、第14师团分由固安、永清强渡永定河，向涿州迂回，击溃防守的第53军周福成、冯占海两师，夺取了河东的全部阵地。9月15日，日军增添后续兵力，在战车20辆的支援下进攻曾万钟部，经苦战曾部伤亡2500余人，但依旧顽强地抵住了日军的进攻。恼羞成怒的日军施放毒气雾弹，迅速取得战果，将守军退至涿县。天上飞机炸，地面坦克车、山野炮轰，还卑鄙地使用毒气弹，在日军三个师团全力压上的猛烈攻击下，守军伤亡惨重。跟着，日军不待刘峙防线布置完整，再次祭出迂回包抄的战术法宝，企图兜住中国军队进行决战。
此时战场已是一片混乱，通信网均被敌破坏，联络各部异常困难。刘峙也闹不清真实具体的战场状况，他的命令根本传达难以执行。孙连仲、曾万钟两部放弃琉璃河、高碑店两道国防线，溃兵像潮水一样退下，各部均站不住脚，部队向保定溃退。保定形势也岌岌可危起来。
面对这么一个全线溃退的局面，刘峙也是束手无策，向中央推卸责任：“除中央军外，其他军队望风披靡，均不可靠”，请求中央“至少另增加中央军二师不可”。
增加中央军那是不要想的了，淞沪战场还填不满呢！老蒋要求他以现有兵力“我军应在保定附近与敌决战。”
刘峙自己事自己知，都乱成一锅粥了，还决战个毛线啊？！再说孙连仲、曾万钟两部新败，战斗力尚未恢复。手上能用的也就指望第52军关麟征部了。关猛子倒也不含糊，将自己手下张耀明、郑洞国、赵寿山三师沿白洋淀一字排开，长约70公里的防线，至少得用九个师才够，他三个师撒开来，那自然是漏洞百出，一攻就破！
9月21日晨，日军发起进攻，在数十架飞机的轮番轰炸下，川岸20师团、土肥原14师团两个师团猛烈进攻。第52军官兵虽然也拼死抵抗，但终究战线单薄，兵力分散，当晚，郑洞国、张耀明两师阵地被日军突破，保定告急。23日，日军谷寿夫第6师团在坦克、大炮的掩护下，迫近保定外围，发起了攻城战斗。中国守军在空军的助战下，拼死死死守住阵地，打退了日军。24日，日军正面以排炮向城垣进行了1个多小时的轰击，将城墙轰开两个大缺口，谷寿夫指挥坂井德太郎旅团向城内攻击。同时，派一部迂回到保定南之于家庄、方顺桥车站，玩迂回包抄的战术配合。后方被占，退路断绝，整个保定成为孤城，陷入瘫痪状态。守城部队心慌意乱、无心恋战，遂于24日晚撤离南退。
日军寇城，刘峙惊慌失措，率总部沿平汉线南逃，一口气逃到石家庄，将兵权移交商震、黄绍竑。刘峙不战而逃，把华北的大地拱手让给日寇，时人送他一个外号\第2军在津浦线打得相当吃力，根本不能赶上这次的会战。好在津浦线乃是牵制性进攻，就算第2军不来，他也有信心打垮对面的支那军主力。
这时，由于山西方面战斗吃紧，南京统帅部将第14集团军卫立煌调进山西，在晋北忻口阻击敌人。这样在平汉线上防守石家庄的中国军队的兵力更加薄弱。加之第一战区司令长官老将程潜指挥也是中规中矩，面对一气压上的日军，实在是招架不住。
10月6日，香月清司指挥谷寿夫（6师团）、土肥原（14师团）、川岸文三郎（20师团）、下元熊弥（108师团）4个师团和野战炮兵旅团，在飞机、坦克的配合下向正定三面合围而来。8日，正定守将鲍刚第46旅与敌搏斗，伤亡殆尽，正定失守。日军20师团向西窥视娘子关。南京统帅部为防守晋东门户娘子关，将平汉线左翼之孙连仲、冯钦哉、曾万钟部和赵寿山师调防晋东，仅留商震第20集团军担任平汉路正面的防守。
10月9日，日军主力强渡滹沱河，从右翼包围石家庄，其他部队积极配合，三面包围中国军队主力。由于第一战区主力已调走，石家庄兵力单薄，防御空虚，战线太长，来不及收缩。日军于10月10日从石家庄西侧渡河，攻陷石家庄。
得势的日军对败退的中国军队穷追不舍，土肥原师团动作最快，15日击败商震部，占领邢台。其余各路日军也积极跟进。亏得吴克仁第67集团军吴军从津浦路上赶来固守临洺关，掩护正面各军后撤，与穷追不舍的谷寿夫师团激战两天，使平汉线各军安全退至漳河以南。
这时在汤阴整补的汤恩伯、关麟徵两军协助商震军据守，与日军隔漳河对峙，暂时稳定了豫北战局。
从河北一路溃退至河南，整个平汉线败退的一塌糊涂。这不光使寄予厚望的老蒋大失所望，也使得津浦线的保安军北方军团处于不利的地位，只得从沧州战略后撤。