4月20‘日’下午3時40分，‘日’軍未再對張家口發動炮擊就以戰車爲前導、突然開始地面推進，讓守備的第128師上下頗爲奇怪；不過奇怪歸奇怪，放進了之後郭錫山團還是讓‘日’軍戰車羣飽嘗了一頓破甲拳。當先十幾輛97改被炸癱之後，‘日’軍戰車羣卻忽然止步不前，緊跟其後的大隊步兵則依託戰車迅速躍進，**的子彈乃至小炮彈不斷擊中這些‘完整’的戰車卻對其間的步兵殺傷不大，導致‘日’軍在煙霧彈掩護下得以乘機衝入城關附近的幾座石制堅固房屋、和堅守其中的**形成短兵相接之勢。連續的爆炸在各個樓房中響起，雙方將士在狹窄的屋內都毫不遲疑拉開導火索向對方投擲手榴彈，絲毫不顧及是否會傷及自身；直炸到守備的128師官兵全數犧牲。
4時餘，東、北、西三路‘日’軍依託佔據的城邊房屋開始推進，戰車也藉着‘日’軍佔據的長城跟下向東、西兩側迂迴，北路主力更是迅速沿着南北大街衝入張家口市區縱深，雖然沿途被**用破甲拳和手雷擊毀擊傷數十輛戰車，但‘日’軍還是堅強的不斷投入戰車推開破損的戰車、衝開火路不斷向南推進，大街兩旁的建築更是被戰車炮和車載機槍打的千創百孔；而早前部署到兩側的騎兵大隊乾脆直撲張家口以南，局勢對**頓時危急起來。
張家口市內，除李連祥團在長城爭奪戰中已被打殘外，其餘5個團在徐子敬部署下分區堅守各自陣地，徐則自帶幾個師直屬營及李團殘部固守核心區。
隨着大街上被擊毀擊傷的戰車越來越多，‘日’軍終於難以再用戰車推進；但幾路步兵或者徒步騎兵繼續從三面猛攻，第128師的步步爲營堅守之餘也不斷髮動小規模反擊，不少較爲堅固的樓房無不爭奪數次、來回易手；隨着天‘色’逐漸暗淡，‘日’軍也終於知道撞上一個難得的擁有6個團的大編制師，加上戰機紛紛返航，地面進攻也不得不小心謹慎起來。
當夜，張家口城裡陷入全面‘混’戰，雖然多路‘日’軍突入縱深，東、西兩路‘日’軍甚至在城zhōngyāng會師，但預想當中的華軍崩潰卻沒有發生。相反，雖然‘日’軍佔據的地盤在逐漸增加，但傷亡增加的更快，第128師依舊分區堅守在各自的陣地上，並且隨着‘日’軍深入，華軍不斷投入反擊，越來越多的地盤需要反覆爭奪，雙方死傷者堆積如山；迫使飯田將逐次趕到的部隊不斷投入戰鬥，運兵的汽車則滿載傷員返回。
下半夜，時間在一分一秒的流淌，此時不但岡村寧次已經發覺**有用張家口爲餌聚殲該地‘日’軍的企圖，就是飯田祥二郎和山路秀男也在懷疑當中，‘日’軍上下也在越來越多的備戰當中，攻勢漸緩。
終於，拖延到凌晨2時半，**的反攻總算從張北開始。
‘日’軍早有準備，第6戰車旅團旅團長佐武勝司正等待着這一刻，60餘輛一式戰車突然啓動向西邊黑暗中發起進攻的**展開逆襲；但**一觸即潰，轉身就逃，‘日’軍用子彈和炮彈留下幾百人後就聽見馬羣聲遠去，也不知是騎兵還是乘馬步兵。‘日’軍付出的代價僅僅是捱到幾枚破甲彈和幾十枚手雷，但除殺傷少許伴隨戰車衝鋒的騎兵外，大部分一式戰車厚重的前裝甲成功抵禦了大部分反戰車武器的轟擊。
追還是不追？就在佐武少將猶豫不決時，把握大局的但岡村寧次已經越級下令堅守張北、爲南下張家口的機動部隊主力穩住後方，不奉令不得脫離張北出擊；還下令各遊動部隊向張北和神威堡兩地集中固守。
果不出岡村所料，**隨後就對長城邊的神威堡發動強攻，密集的迫擊炮彈炸的守備的‘日’軍第25步兵聯隊灰頭土臉，在zhōngyāng軍炮兵支援下，馬家軍的乘馬步兵單位徒步攻山。第一‘波’被打下去使‘日’軍付出了不少火力點被擊毀的代價；第二‘波’接着再來，如此反覆，不多時，**就傷亡2000餘人，死傷者鋪滿山坡，而‘日’軍的百多‘挺’輕重機槍大部分和機槍手一起還原成零件。迫使飯田將附近的預備隊調去增援，並命令監視東部的騎兵主力火速西援，同時調已經無法再戰張家口的第13戰車聯隊東進填補騎兵走後的空缺。
然而隨着黎明的臨近，不但神威堡戰火依舊，**不斷投入新銳兵力強攻；張北方面**也數次出動騎兵衝擊，雖每次都被擊退，但‘日’軍的戰損也逐漸增加；迫使‘日’軍將一個又一個步兵大隊乃至騎兵中隊投入反覆爭奪，大批後續部隊也向西擁去。而張家口本身，在幾萬‘日’軍圍攻之下，第382旅已經損失大半，第383、384旅也損失近半，和師直屬隊背靠背之勢尤在張家口東、西兩塊狹小抵禦內堅持，‘日’軍攻擊部隊也已傷亡過萬，傷兵如‘潮’。
見突擊兵團西重東輕，害怕**打一個聲西擊東，岡村寧次下令剛調來的第44師團沿河推進至石嘴子掩護東側；果然，該部前衛騎兵搜索隊剛趕到石嘴子，晉綏軍一部就從東面對其發動進攻，連同正在趕往石嘴子的第44師團行軍縱隊也遭遇規模不小的襲擊，雙方打成一團；又迫使岡村寧次繼續‘抽’調援軍。還不放心，再次讓參謀部一個師一個師的查，分析附近**還有多少部隊，得到的結論是不超過4個師，才讓岡村鬆了一口氣，派出就近最後2個師團牽制，之後倒頭就睡着了。
應該說‘日’軍的偵察和分析的很正確，正在‘逼’近張家口、試圖絕地大反攻的部隊的確只有3個師，但這3個師是第115、第120和第129師，另外傅作義派出他的老底第101師正在撲向烏拉哈達、西甸子、朝天窪一帶準備阻攔南下的‘日’軍增援，只不過夜行軍速度不快，天亮之前還在離‘日’軍搜索幕不遠處休息了一個小時。
21‘日’晨5時15分，4個‘精’銳師的搜索分隊及突擊隊開始乘着黎明前最黑暗的時刻向‘日’軍‘摸’索前進，藉着張家口方面爆炸和燃燒的亮光，不斷用冷兵器解決一個又一個‘日’軍騎兵搜索分隊，偶爾的槍聲也在張家口方面‘激’烈的槍炮聲背景下無人注意。
5時37分，隨着天‘色’漸亮，第120師終於在前屯附近‘摸’哨暴‘露’，引發雙方第一次‘激’烈‘交’火，驚醒了‘日’軍，全面戰鬥於是爆發。
最先開打的是首先天亮的空中，好久沒有出現的**戰鬥機羣突然臨空，且全部是新銳的P51野馬式戰鬥機，40多架700公里/時的高速強火力、分三路從南到北橫掃多過自己一倍的‘日’本戰機，當場擊落‘日’軍輕轟、司令部偵察及戰鬥機等共20餘架，打的其餘‘日’機逃之夭夭。
隨即第120師和第129師分從東、西兩面攻襲正在進攻張家口的‘日’軍背後，早有準備的‘日’軍分以2個步兵旅團爲主的兵力阻攔，但他們立即就遭到出乎意料的強大壓力，前哨陣地被連連擊破，‘精’確而密集的輕火力近程覆蓋整個戰線，使原田次郎和福榮真平不約而同向飯田祥二郎呼叫：“我軍面前出現華軍強有力一軍進攻！”
由於空中‘混’‘亂’，‘日’軍的第一‘波’偵察幕被打‘亂’甚至擊落而未能及時完成清晨搜索任務；第100和第102師團的呼叫使岡村和飯田都錯誤的估算了**部署，誤以爲**將所有兵力都投入張家口東、西兩面的反攻而作出了錯誤的決定：向這兩個地方派出最後的增援。於是當一貫走運的林育容率領第115師從長城外東面殺近張家口時，飯田只能用被打傷的、正在休息的騎兵單位進行抵抗了。
山地作戰，還是防禦作戰，騎兵的尷尬可想而知，若非2個炮戰車（‘日’軍對自行火炮的稱呼，史實）中隊勉強開上山坡實施近距離火力支援，一線處於徒步狀態的各騎兵中隊連第115師的第一次衝鋒都差點支持不下來；而陷入各個戰場的‘日’軍主力卻已來不及‘抽’調，當陳世椿發動第二次衝鋒後，騎兵的抵抗迅速崩潰，來不及撤退的炮戰車也被破甲拳擊毀近半，狼狽不堪的和剩餘的騎兵一起逃下山去，連通張家口的南北大路徹底敞開了。
被倉促搖醒的岡村寧次聞聽後不覺長嘆一聲，不得不下達實施備用計劃。
頃刻之間，圍繞張家口的各路‘日’軍紛紛向長城沿線退卻，空中大批戰機也再次光臨，不顧**野馬的攻擊將炸彈投在**追殺的道路上。而附近原本長城以北的‘日’軍則全部向第115師方向推進；但這種戰場上全線撤退是要付出慘重代價的，幾乎每一路‘日’軍後隊都成百上千的丟下戰死者的屍體。...