1937年8月初，日軍首先對察哈爾發動進攻，矛頭直指平緩線東段的重鎮南口，企圖舉奪取察哈爾省，進而進窺山西。
8月8日，日軍獨立第十一混成旅團千餘人向南口防線要隘得勝口發動攻擊，中國軍隊在南口、居庸關、延慶、懷來一線依託長城天險進行抵抗。12日，日軍占領南口。中國軍隊退守居庸關、八達嶺一線。16日，日軍第五師團投入戰鬥，23日，占領鎮邊城，並兵分兩路，一路向西攻擊懷來，一路向東北方向包抄長城正面的中國守軍前沿陣地。26日，日軍占領懷來，27日占領延慶，南口戰役結束。
南口戰役進行的同時，日本關東軍組成察哈爾派遺兵團於8月21日進攻平綏線上的重鎮張家口。27日，張家口失陷。同日，日軍另一部占領宣化。中國軍隊向天鎮、蔚縣撤退。9月6日，日軍第五師團從宣化分三路向南進攻，占領蔚縣，接著連陷廣靈、靈丘。中國軍隊退守平型關、凌雲口一線。
同時，日軍另一部相繼攻下茹越口、牛槽峪，小石口等陣地。29日，日軍集中兵力突破中國軍隊鐵牛嶺陣地後向繁峙急進，30日，攻下繁峙。
日本關東軍察哈爾兵團沿平緩路進攻，9月11日，攻占天鎮，進逼大同。大同中國守軍不戰而退。13日，日軍占領大同，接著，連下豐鎮、平地泉(今集寧)。10月13日，日軍占領緩遠省會歸綏(今呼和浩特)，16日占領包頭。
1.1937年8月初，向昌平進擊的日軍步兵。(《支那事變與皇軍無敵》)
2.1937年8月11日，日軍向七間房發動攻擊。(《支那事變寫真全輯》上)
3.1937年8月，日軍第十一混成旅團向南口進擊。(《支那大事變寫真史》)
4.1937年8月12日，日軍第十一混成旅團向南口發動攻擊，南口戰役開始。(《支那大事變寫真史》)
5.1937年8月12日，日軍占領南口鎮。(《支那事變紀念寫真貼》)
6.日軍炮擊南口鎮中國兵營和兵工廠。(《支那事變與皇軍無敵》)
7.1937年8月19日，關東軍察哈爾兵團步兵第一聯隊在張北集結。(《寫真集·支那事變》)
8.1937年8月23日，日軍占領居庸關。(《支那事變與皇軍無敵》)
9.向八達嶺進擊的日軍騎兵部隊。(《支那事變與皇軍無敵》)
10.1937年8月23日，日軍占領八達嶺。(《支那事變寫真全輯》上)
11.1937年8月26日，日軍占領榆林堡。(《支那事變寫真全輯》上)
12.日本關東軍察哈爾兵團步兵第一聯隊占領外長城一線。(《寫真集·支那事變》)
13.1937年8月27日，日軍占領張家口。(《光輝—昭和十二、三年支那事變出征記念寫真貼·北支戰線篇》)
14.1937年8月31日，日軍大泉部隊進占宣化城。(《寫真集·支那事變》)
15.1937年9月11日，日軍第五師團騎兵第五聯隊占領蔚縣。圖為入城的日軍炮兵部隊。(《支那事變寫真全輯》上)
16.1937年9月11日，關東軍察哈爾兵團占領天鎮。圖為占領天鎮的日軍長谷部隊士兵。(《長谷》)
17.1937年9月13日，在廣靈攻擊戰中的日軍無線電通訊班。(《支那事變寫真全輯》上)
18.1937年9月14日，日軍占領廣靈。(《寫真集·支那事變》)
19.1937年9月14日，以「掃蕩殘敵」為名在廣靈城內大肆搜查的日軍平岩部隊。(《支那事變寫真全輯》上)
20.1937年9月，日軍獨立混成第一旅團向大同進發。(《寫真集·支那事變》)
21.1937年9月13日，日軍占領大同。圖為進入大同北門的日軍騎兵部隊。(《寫真集·支那事變》)
22.1937年9月，日軍在大同永泰街懸掛的「日軍大勝利」橫幅。(《長谷》)
23.1937年9月，在大同汽車站等待救援的日軍傷兵。(《光輝—昭和十二、三年支那事變出征記念寫真貼·北支戰線篇》)
24.日軍在大同設置的兵站司令部營門。(《光輝—昭和十二、三年支那事變出征記念寫真貼·北支戰線篇》)
25.1937年9月15日，日軍在大同俘虜的中國軍人。(《不許可寫真》第1輯)
26.1937年9月17日，日軍占領豐鎮。(《光輝—昭和十二、三年支那事變出征記念寫真貼·北支戰線篇》)
27.1937年9月24日，向平地泉進發的日軍千田部隊。(《支那事變寫真全輯》上)
28.1937年10月，向綏遠進攻的日軍戰車隊。(《支那事變與皇軍無敵》)
29.1937年10月，向歸綏城內射擊的日軍士兵。(《光輝—昭和十二、三年支那事變出征記念寫真貼·北支戰線篇》)
30.1937年10月13日，日軍占領綏遠省會歸綏(《今呼和浩特》)
31.1937年10月，向包頭進攻的日軍快速部隊正在待命。(《寫真集·支那事變》)