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0月5日黎明前，以机械化方式行军南下的舞伝男支队在大庄子以北遭遇北逃的山下残部，在前者掩护下山下残部一万多人火速撤向天津方向；但他们并不知道跟随追杀的只是西线**的一部分，此时十万主力已经在张自忠亲自率领下折向西北直扑40里外的唐官屯。
此时莜冢义男率领的5个师团夜间进攻也接近尾声，面对十万东北军越来越强的层层阻击，特别是大批7两用炮和破甲拳投入战斗，使日军赖以突击的00多辆战车在几小时内就损失大半；随着进攻矛头变钝，更因为东线装甲军惨败，中路2个师团的推进也不顺利，莜冢义男不得不给多田骏发电报要求放弃进攻计划。
4时40分，已经焦头烂额的多田骏接到第一封突如其来的电报，留守北平的、刚刚完成重建的第27师团西进搜索分队回报发现大批**正从西、西南逼近北平，永定河以西日军各前进据点正在火速撤退。未等多田骏作出部署调整，西北和北方长城沿线也突然告急，第26师团数个一线据点甚至失去联络。几路夹击顿时击垮了多田骏的信心，迫使他立即下令莜冢义男不但立即放弃进攻，更要立即转身撤退、回援北平；同时多田骏还下令第26、27师团一起回撤保卫北平，第6师团则和山下残部一起立即撤回天津，华北全部日军立即转入收缩防御。
多田骏出乎意料的急速撤退避过了不少杀招，但有些是无法避免的。
北方长城沿线，在为南下进攻准备把骑兵、卡车、摩托车等单位都被抽调一空后，冈部直三郎就陷入胆战心惊的窘境，兵力严重不足迫使实际已降级成师团长的冈部只能暂时放弃长城以北的各前进据点，将一线部队直接部署在长城沿线各隘口上以避开**的优势骑兵，在长城上的其余地段则部署警戒哨加以维持。但这些岂能对付傅作义的步兵？于是在这个黑夜中，5军的个步兵师用分散渗透战术很快就将这些山头上的警戒哨清除了，连枪声都没响几下；当**沿着长城顺着山势杀向各个隘口阵地时，日军分队指挥官们才知道自己愚蠢的上司们错的离谱。晨光中，用沙袋堆砌在长城上的野战工事很快就被精准落下的迫击炮弹爆炸一一炸开，本就数量不足的日军只能背对着追杀的子弹和炮弹逃之夭夭。
相比北部日军的狼狈不堪，西边的日军还是很惬意的，少量日军掩护撤退，零零星星的枪声和爆炸就拖住了晋军前进的脚步，等全部日军撤过永定河、连炸带扫摧毁河上的浮桥和船只之后，王靖国和孙楚才带领晋军赶到河边。
莜冢义男率领的日军主力自然是没人敢若，东北军也只是远远的用迫击炮轰击和机枪散射创造一点战果而已，听凭日军在清晨匆匆撤退。但多田骏刚好起来的心情立即又跌了下去。
上午9时余，等西侧日军主力撤退走上平稳轨道，津浦路上的日军也跟着开始后撤，可走在最后的第0师团突然遭到大批**战机的袭击，先是南下的2架侦察机失去联系，紧接着在第0师团上空担任掩护的个中队95式战斗机遭到－4个中队伊6战斗机的围攻，连接7、架被打的坠地爆炸之后日军失去了这个局部的制空权；随后中国空军的轰炸机大队临空，数十吨炸弹扶摇而下，一下子把炸刚刚离开阵地的第0师团炸瘫在王维屯畔。等**战机飞的无影无踪，日军的大群战斗机才姗姗来迟。
桑木崇明这个气啊！就这么一会儿就造成了上千的伤亡和上百台车辆物资的损毁，更可气的是第4师团居然毫不迟疑的向北跑路了，于是第0师团在犹犹豫豫收拾残局的过程中也加入了悲剧的行列。
9点0分，东北军骑兵从东南方首先杀到，担任后卫的日军用轻机枪和步枪拦截引来伴随的骑炮兵用60迫击炮还击拉开了双方的战幕。随着东北军和西北军的步兵单位陆续投入战斗，桑木被迫将越来越多的战斗中队转过身来展开防御。
0点，虽然双方轰炸机队几次试图接近战场，但越来越多的双方战斗机在上空混战导致双方轰炸机都只能匆忙投下炸弹后火速飞离，使双方预想的空中支援变得缺乏实际效果。但日军的侦察机还是发现越来越多的**正向第0师团两侧迂回。虽然第4师团已经奉命接应，但桑木崇明知道局势不妙、不敢依靠这支援军，果断下令放弃损坏的车辆、战死的官兵，甚至丢弃部分大炮落荒而逃。
点，以牺牲数百名、又掉队数百名官兵为代价，丢掉一半大炮辎重的桑木崇明终于脱离和**大部队接触进入主力掩护控制区。
南面刚送一口气，北面的战斗又起。因放弃长城沿线敞开大路又调航空兵团南下支援主力撤退后，傅作义的2个骑兵师迅速通过各隘口南下，第26师团的先头南撤队伍刚退进昌平，后面骑5师就抢在日军后续部队撤到前赶到，穿着日军军服、携带日军武器装备的骑5师搜索连乘着日军调动成功混进城里。战斗就在城关爆发，驳壳枪和马刀突如其来的降临日军头顶，打的城门内外的日军纷纷溃散。本间雅晴正在昌平城南整理从长城沿线撤退的部队，闻讯赶紧下令撤退，自己更一骑飞驰跑回北平城。
与此同时，怀柔方向的日军也在撤退途中遭遇新骑4师袭击，晋造的冲锋枪加一连串手榴弹在毫无骑兵荣誉感的晋绥军骑兵手里使出来，打的试图用密集队形和骑兵拼一场的日军损失惨重顿失所谓荣誉感，很快丢下一半死伤者、就分崩离析逃向顺义。
战至下午，傅作义的几万步骑大军已经从北面逼近北平；而西边的晋军大炮队也跟了上来，正隔着永定河炮轰河东防守的日军，日军的大炮兵却早已被撤回北平城里隐蔽起开准备守城，此时连陆军航空队的主力也在南面掩护主力北撤，于是守河的驻屯第2联队等部只能悲催的挨炮弹了，幸好这几个月第27师团各联队为练兵轮流在河边挖了不少仿**版的野战工事，此时正好用上，一起在防炮洞里蹲着吧！此时南撤的日军主力前锋还刚到霸州，离北平还有50里以上；而莫名其妙进了北平城，发觉要代替莜冢义男守城的冈部直三郎才发觉连最基本的野战防御工事都未完成。
下午2时余，在大量山炮火力压制下（抗战前夕晋军有十团大炮兵0多门山野榴炮，由于本文中山西保持完整，大炮未如历史上那样在晋东北和太原等役中损失大半，此时大炮队还基本存在），孙楚首先发起了渡河进攻，在宽大正面上，混杂在一些收罗来的小船、木筏中的是大批的竹筏，这是我特意关照**各部队长的常用材料。晋军的山炮虽未直瞄射击，但毕竟有压倒优势，炸的日军一线火力点被摧毁大半；加上轻重机枪和各式迫击炮的封锁，此时分散且缺乏防御准备的日军只能以零星的火力阻拦渡河的第4军官兵。
00米，野战工事里的轻重机枪一开火就被晋军的山炮群火力压倒，只有步枪在零星杀伤踊跃渡河的**官兵。
200米，日军的步兵炮、平射炮、掷弹筒相继开火，但前两者过于暴露很快就连人带炮被山炮群覆盖撕成碎片，只有数量众多的掷弹筒虽受损失还能在一定范围内杀伤**。
00米，日军的射击变得密集起来，一些新兵甚至提前投出手榴弹在河面上引发一次次爆炸；但晋军毫不迟疑穿过这稀疏的弹幕和水花直抵永定河东岸；数百人被子弹或炸弹碎片击中翻落在河水中和各式船筏上，但数千人成功过河。以新兵为主的日军单薄的防线在大部分地段都无法应对蜂拥而上的**攻击，很快就被晋军用大刀、子弹和手榴弹突破。第27师团的新兵甚至原来残留的骨干显然也没有誓死抵抗的心思，联队佐和各大对佐连投入预备队的心情也没有就下令全军撤退。很快，小小的永定河就被晋军渡过，而驻屯军第2联队主力则丢弃数百具战友的尸体和全部笨重武器装备向着北平城逃跑了。
随着第6、第7、第集团军从西、北、南三面完成了对北平的包围，东面骑5军和骑军也接近会师，而阻拦他们的只是第27师团搜索队；面对南北对进的大队敌军骑兵，搜索队指挥官木村中佐很快就作出决定，以摩托车中队迎击南下**，自己率领2个骑兵中队向北上的骑军发起冲锋，其余则掩护伤病向城里撤退。战斗很快开始，摩托车车载机枪只打完一个弹斗就被子弹和炮弹打成破烂，而骑兵离晋军骑兵还有00多米就遭到整排冲锋枪的扫射，剩下的赶紧撤退就和残余的摩托车撞在一起。于是，战斗很快就在凶悍的马家骑兵冲锋之下结束，木村以下400多官兵全军覆没。
下午4时20分，**完成对北平的合围。