26日，日方向冀察当局提出最后通牒，限三十七师及其它驻军于7月28日正午前自北平退尽，而前一天日军已在平津地区向中国军队发动了全面进攻。
宋哲元可谓湖涂一时，在与日方达成和平协议后，一直沉浸在美妙的幻想中，对军事不作布置。日军的最后通牒送进北平后，他立即予以拒绝，同时将情况报告了南京，并表示“决心固守北平，誓与此城共存亡”，继而又发出“自卫守土”的通电，设立北平城防司令部，以张维藩为城防司令，准备固守北平。当晚，他又派戈定远驰赴保定，催促孙连仲、万福鳞等部星夜北上，以为救援。
但是一切晚矣！
7月28日，日本向南苑大举进攻。敌人分别从西、南两侧作钳形夹击，同时以飞机数十架低空轮番轰炸，南苑守军英勇抗击，突围时佟麟阁、赵登禹先后殉国，南苑失守。
日军发动军事进攻后，张自忠即应宋哲元之召由天津赶到北平。到北平后他就住在椅子胡同，去二十九军军部或宋哲元的住处，与宋哲元及其它将领商量调动部队及对付日军进攻等问题，所以这段时间一直没有直接指挥部队与敌作战。他曾用电话将在南苑的三十八师各部主要指挥官叫到城内，当面指示他们：三十八师在南苑的部队统由副师长王锡汀负责，一切听从副军长佟麟阁的指挥。敌如进攻，就坚决予以反击。