取的補給點，在獲得不很充足的補給後，集中兵力全力向南突進。藤田進將集中的殘餘鬼子快速整編成四個作戰集團，除了第3、13兩個相對完整的師團外，將其餘的鬼子打亂建制編成兩個臨時集團，分別由幾個師團長擔任指揮，分成兩路向南突圍。第3師團和一個臨時集團由藤田進率領，向魯南方向突圍；第13師團和一個臨時集團向豫###圍，兩軍遙相呼應相互配合，只要突出一路就是成功。看來鬼子也是欺軟怕硬，在我軍面前碰得頭破血流以後，只好來找他們認為軟弱的國民黨軍的麻煩。
第五戰區司令長官李宗仁作了周密部署，沿黃河南岸設立的較大縱深的阻擊陣地，同南逃的日軍在蘇、魯、豫地區展開激戰。日軍為了求生展開了瘋狂地攻擊，佔有絕對優勢的國民黨軍給予日軍沉重地打擊，大約有半數的南逃日寇被殲滅，完全有望徹底乾淨地圍殲這股逃敵。但是，擔任黃河守備的第5戰區副司令韓復榘的公然違抗軍令，畏懼日寇垂死之前的瘋狂進攻，居然命令部隊不戰而退，完全打亂了預定計劃，致使近三萬餘鬼子得以逃脫。看來，儘管原來的歷史程序被來自未來的力量改變了，但是韓復榘的逃跑將軍的本性由始至終也沒改變，這是整個華北決戰中，唯一逃脫的部分鬼子。
八路軍第115師、120師、129師，經歷了艱苦的遊擊防禦作戰後，也以排山倒海之勢，向失去補給而缺糧少彈的日寇第15、17兩師團發起反攻。第15、17是從國內調來的兩個常備師團，為了對付華北的流匪，特地進行了山地作戰訓練，被岡村寧次準備用來圍剿被打散的八路殘兵的。八路軍這三個老部隊，儘管重武器沒有新部隊多，更沒有裝甲和陸航部隊配合作戰，但是都已經裝備了抗日…1型系列武器，以及步兵炮、迫擊炮、擲彈筒和火箭筒，最最重要的是彈藥供應充足，總體上火力配備優於日軍。而且在通訊裝置方面更是先進於日軍，行動式微型步話機已經配備到班一級，使部隊的機動性有了明顯地加強，與原歷史程序中的八路軍在本質上發生了巨大變化。在初期的戰鬥中採取梯次阻擊，與廣泛的游擊戰相配合的戰術，三個是輪番上陣以逸待勞，利用我軍熟悉地形、裝備精良、通訊暢通的優勢，靈活機動地打擊來犯的日寇，最小規模的戰鬥也遠遠大於首戰平型關的規模，使日寇第15、17兩個師團吃盡了苦頭。在MZD主席向根據地的軍民發出大反攻的命令後，我軍各個戰場同時對孤立無援的日寇發動大反攻，八路軍副總司令戰邪考慮到三個老部隊的裝備相對較差，命令衡水機場的空軍每天出動至少一百架次，支援這三支老部隊的進攻。士氣低落的日軍已經處於崩潰，我軍勢如破竹一路收復了蔚縣、靈丘、淶源、淶水、易縣等縣城，先頭部隊打到了高碑店附近，並同華北集團軍的部隊會師。但是，由於這三個師最擅長的是打游擊戰，缺乏打運動戰的經驗，雖然給予了日寇第15、17兩個師團沉重地打擊，還是有一部分被擊潰打散，最後被我軍其他部隊消滅。戰後三個師的師長，陳光、劉伯承、賀龍在一起討論過，一致認為在戰術上應作重大的調整，還應該向特縱的同志學習，提高部隊打較大規模的運動戰的能力，三人聯名向軍委和總部打報告，要求從特縱的部隊調來一部分幹部充實部隊，此乃後話了。
最先發動反攻的西北集團軍第12師，打殘了日軍第4師團，沖垮了前來接防的第116師團的防線，會同西北集團軍第2師主力，在陳長捷師長的統一指揮下，一路狂追下去，終於在張北咬住了第4師團。守衛古城一線的西北集團軍第8師，同西北集團軍第2師一部，圍殲了日寇的第12師團後，連戰場都未來得及打掃，不顧疲勞晝夜兼程趕到張北，加入到殲滅第4師團的戰鬥中。第4師團早已被嚇得魂飛魄散，沒命地向北逃命，想從內蒙古境內進入到遼西地區。被我西北集團軍的三個師包圍後，在我軍強大的軍事壓力下，自知抵抗是徒勞的，在師團長松井命率領下，集體向我軍投降，這是在中國戰場上，日軍首次成建制地向我軍繳械。第8師留下處理第4師團的善後工作，第2、12兩個師集中全部的坦克和汽車，組成了快速縱隊直奔張家口，出其不意地將早已成了驚弓之鳥的日偽軍，全部圍困在張家口城內，其中包括臭名昭著的偽蒙疆聯合委員會之一部，偽察南自治政府全體偽官員。在這裡有必要對“偽蒙疆聯合委員會”作一個簡要介紹。
1937年7月7日，日本侵略者發動蘆溝橋事變，1937年9月，成立了以於晶卿為主席的偽察南自治政府，轄區以張家口為中心，包括察哈爾南部10縣的地域。10月成立了以夏恭為主席