古北口抗战后，自3月13日至4月20日，将近40天中，敌人未敢轻于冒进；一方面固然在玩弄外交阴谋，另一方面对于下一战役不能不集中更大兵力，作更周密的进攻准备。
紧接着，日军为了进一步对蒋介石施加压力，以达其逐步控制华北的阴谋，决定首先集中兵力击破中央军；
自4月15日起，即将滦东兵力逐渐向古北口方面转移。除两羲一第8师团外，有坂本政右门第6师团主力，中村第33旅团（混成旅团，内有满蒙伪军及满韩联合军约6000人），并附有强大的空军、炮兵、坦克等部队。
我军鉴于古北口之战的经验，充分利用作战期间，加强阵地的构筑，并修筑阵地内的交通，以利炮兵的活动。
在南天门阵地，右自潮河岸的黄土梁起，左至长城上的八道楼子止，正面宽约10里的中段以421高地为据点，编成系以抵抗巢为核心的纵深配备；并于南天门阵地后方，构筑六道预备阵地。
在双方对峙期间，我军各师自发地派遣别动队，迂回敌后袭击敌人。如4月5日第2师别动队在色树沟以短枪、手榴弹狙击，毙敌骑兵第8联队军官一员，士兵数十名，并炸毁敌汽车数辆。
第83师由魏巍（不久升为团长）率领的别动队，袭击古北口北关，给敌后方部队以沉重打击。4月11日，同时在敌左右翼与敌之游动部队激战。
我别动队曾将偏桥通承德的汽车道破坏，使敌方接济为之断绝者多次。
当时，日文报纸曾说我军在运用苦鲁巴金战术，这种情况为何应钦知道后，曾责备各师长说：
「你们这样干，会惹起敌军进攻的，你们不出长城口去打他们，他们是不会大举进攻的。」
国民党第17军军长徐庭瑶
徐庭瑶也认为，敌人大举进攻南天门，是各师别动队在敌后活动所引起的，他在战斗报告中就这样写：「此为战事剧烈之一大原因也。」
南天门之战，可以分为两个阶段：
第一阶段：4月21日至28日。
在战斗开始之前，4月16日，敌机轰炸第2师师部驻地石匣镇，18日，又轰炸第17军军部驻地密云县城。
20日夜，敌军派一个大队的兵力由古北口一个姓李的汉奸（原任保长）带路，偷袭了南天门左翼制高点八道楼子（该处有八座碉楼故名）。
这八座碉楼建在很险要的山上，是南天门阵地左翼支撑点，原命令第二师派一营兵力防守。
而第2师师长黄杰却认为，日本兵穿皮靴，无论如何是爬不上这几座碉楼的，决定只派一个连防守。
这些官兵也以为地势险要，放松了警戒。可是，一夜之间，这八座碉楼全部被敌占领。
担任守备的是第2师第6旅第11团。当时，黄杰大为震惊，据说，他将八道楼子失守的情况向徐庭瑶报告时，徐在电话中严责黄杰说：
「你们怎样失守，你们就负责任怎样收复。」
第6旅旅长罗奇，反攻无效，第4旅旅长郑洞国率第8团并指挥第6旅的第11团继续反攻。可因为敌人居高临下，仰攻徒遭伤亡，遂决定于22日夜间，把阵地变换到田庄小桃园之线。
23日午前7时起，敌人利用八道楼子瞰射之利，以陆空军联合向南天门阵地的中央据点421高地猛烈攻击，进攻四次，均被击退。
24日午前6时起，日军继续攻击，尤以午后的战况最为激烈，我守军第11团伤亡颇大，旋派第7团前往增援，卒将敌击退。
25日，敌继续以炮火向该阵地射击，终日未止。第2师苦战五昼夜，伤亡甚大，疲劳不堪。于25日夜间，由第83师刘戡部接替南天门阵地的防守任务。
26日拂晓，第83师接防甫毕，日军再次集中炮火向421高地猛攻，我军防御工事全被击毁，而后，敌以步兵猛扑，经该师第497团顽强抵抗，激战至下午，因伤亡过大，终于放弃了这一重要据点。
坚守阵地的中国军队 图片来自网络
28日上午5时，日军开始集中火力向我南天门附近的372高地及425高地射击，其步兵分三纵队向我猛冲，同时，以坦克车掩护骑兵向我左右翼威胁。
第83师第497团及补充团的一营，与敌激战竟日，营长三员均负重伤，阵地工事完全被敌毁坏。因此，于晚变换阵地，占领南天门以南600米的预备阵地。
八昼夜的血战，敌人伤亡之大，为「九一八」以来所少有，而战线仍胶着在南天门附近，殊出敌预期之外。
第二阶段：5月10日至14日。
4月29日以后，日军虽停止大规模进攻，每日仍以炮火向我阵地零星射击，时常以小部队向我袭击。
5月10日，敌步兵500余人，在炮火掩护下，向我车头峪阵地进攻，被第83师第493团击退。
11日1时，敌第31、第32两步兵联队约5000人，向我稻黄店涌泉庄及其以南高地，用密集队形夜袭，战斗非常激烈，第83师的第四九三团及补充团损失极大。
午前5时，敌坦克车六辆冲至上店子，威胁我军侧背。午前7时敌机八架在我阵地上空往复轰炸，协同敌步炮兵攻击，形成混战状态。
午前8时，敌炮70余门协同步骑联合兵2000余人，攻我左翼笔架山阵地，第494团竭力抵御，激战至午，团长魏巍受重伤，中校团附汪兴稼阵亡，士兵伤达2/3。
由于该师伤亡巨大，全线崩溃，不得已撤至后方五里的预备阵地，复以第2师接替第83师的战斗任务。
第83师师长刘戡以该师一昼夜间遭到惨重损失，被迫撤离阵地，感到非常悲愤，曾企图拔手枪自杀；当时被参谋处长符昭骞、作战科长吴宗泰二人抢夺了手枪，这次自杀没有实现。
11日午后，敌乘第2师郑洞国旅占领阵地未完毕之际，复向我磨石山、大小新开岭、香水峪一带阵地大举进攻，并以坦克10余辆，冲至白水涧附近，截击我后方的交通。
继而，又增加兵力，乘夜猛攻我小新开岭左翼405高地。12日，敌复增加兵力，全线进攻；第2师各团伤亡惨重，遂撤至后方七里的新阵地。
此时，第25师覃异之团（第149团）尚在西北岭及下会之线与敌激战，支持至13日，始撤至后方六里的新阵地。
12日下午3时，敌攻占我大小新开岭一带阵地后，乘胜向石匣镇攻击，第2师在摇亭南香峪之线与敌激战。
傍晚，敌坦克10余辆冲至南茶蓬我炮兵阵地，炮兵第4团第9连军官全部伤亡，炮四门被毁。同时，我在潮河西岸的炮兵被敌重炮轰击，毁炮三门。
由于我炮兵受严重损害，火力间断，敌之战车更加活跃，激战至13日午，我军全线后撤。
坚守阵地的中国军队 图片来自网络
徐庭瑶令守潮河右岸的第25师，抽出一个旅向左翼延伸，占领后方八里之新阵地，掩护第2师撤至黄岗峪不老屯之线。
13日午后1时，第25师第73旅向左翼移动（此时该师第75旅仍在城子村小槽村原阵地与敌激战），第73旅第146团未及占领阵地，即遭到优势之敌攻击。
此时，敌战车已越过石匣镇三里许，冲至我南山口附近阵地，午后4时，敌炮兵向石匣镇集中射击，掩护其步兵前进，石匣镇遂陷敌手。
第146团在南山口与向南追击之敌激战，死伤甚大，夜间12时，退守后方六里之新阵地。
14日拂晓，敌步骑炮联合2000余人在空军掩护下向我潮河右岸阵地攻击，其战车20余辆由潮河滩上突进，与我第25师激战三小时，敌向石匣镇方向退去。同时，黄岗峪不老屯之线亦发现敌之小部队进行扰乱。
连日以来，第17军各师死伤又达4000余人；如不补充，实不能再作有力之抵抗。
随即，奉令以第26军于14日夜进入九松山预备阵地。第17军除第25师一部担任石铁峪五座楼之线警戒任务外，余调密云整理补充。
15日，各师开始移动，17日复奉命调回怀柔、顺义之线，第83师奉命担任北平城防。
