宋哲元在南苑安排了重兵，但是重点在于南苑以北同北平城的连接线上，而将学兵团安排到南苑以南的阵地上，说起来也是出于对他们的爱护。
正当日军在学兵团阵地白刃战近乎屠杀的方式对阵这些学生时，副军长佟麟阁率领军团教导团及特务旅一部赶到了，这些二十九军老兵人手一口大刀。冲入阵地就与日军展开了搏杀，局面马上改变了——这批日军的进攻被杀退了。
此时天已拂晓。日军又调来了飞机对南苑开始有针对性地狂轰滥炸。
宋哲元29军的防御工事是花了心思的。工事为双层布置，二线的阵地工事比一线的能高一些，火力配备几乎没有死角。可双层同时开火增大火力，也可相互交叉配合。
就是日军司令官香月清司拿到29军的布防图也承认。29军的防御工事已做得完美，在现有条件下。既使他们精心构造，也不能比29军做得更好。
记住，有个现有条件下。29军没有全封闭坚固工事、半地下工事的钢筋、洋灰（水泥），所以只能在挖壕沟、用装了沙土的麻袋在露天构筑工事上想办法。而这种工事构筑的再巧妙，对防空来说没有作用的，面对从天而降的炸弹是无能为力的。
日军的飞机空袭过后，南苑的各处阵地如同被犁翻了一遍似的，通讯系统也完全瘫痪。
日军在炮火的掩护下，又开始了第二次进攻。
29军依然勇猛抵抗，但是被炸毁的工事还没来得及修复，面对这同样凶顽、装备齐全火力又占优的日军大规模进攻，29军将士以大的伤亡在换取阻止日军进攻的步伐。
南苑外线很快就失守了。
接着内线几个点也被日军突破了。
宋哲元感到守军难以支撑。于中午下令各部撤回北平城内。
由于通讯系统中断，只好让传令兵传令。各部接到命令的时间不一，遂一便各自为战，一边向城中撤退。
而此时潘毓桂正心中惴惴不安，因为他也不知道学兵团的阵地前沿埋了地雷，而他特意向日军“献宝”指出从这里进攻。现在日军在那处中雷死伤许多，他怕日军认为自己是故意替宋哲元送假情报，诓骗他们，这一拿下北平城只怕就要找自己算帐。
现在得到了宋哲元安排撤退的消息，马上派心腹人以最快的速度向日军送去了情报。
日军得到情报后，抽出一部在南苑通往北平的道路上设伏。并通知了陆军航空兵。
29军守军突围时也是奋勇，遭到的阻击也并不是十分猛烈，所以全都陆续顺利地突围而出。
但在南苑到北平的这条线上，因失去了联系队伍本就有些乱，再加上夹杂了许多非战斗人员，这阵型就更不成样了。主要是大多数人认为已经突破了进攻日军的包围，只剩了火速回城再集结了。
部队回到大红门一带时，进入了日军埋伏的包围圈中。猝不及防的机枪扫射声和步枪声让本来就有些不成型的队伍更乱了。
这时天上又出现了日军的飞机——在这大白天人员拥挤的道路上空出现了。
副军长佟麟阁骑着战马指挥着部下反击设伏的日军，他的高头大马成了日军机枪手重点照顾的对象，因为猜想他一定是个大官。佟麟阁先是战马被打倒，他爬起来又指挥战斗，接着就头部中弹倒地。死状令人不忍目睹。
师长赵登禹腿部受伤，乘坐一辆加盖了伪装的小汽车，这时也成为了天上低空飞行扫射飞机的目标。车身被打得有上百个弹孔，赵登禹及车上所乘参谋、卫兵、司机皆被打死，死状甚惨。
在这毫无工事隐蔽的道路上，日军的埋伏、飞机的扫射可以说就是一场单方面的屠杀。
可叹南苑29军守军7余人。从固守南苑到撤回北平城，死伤5余人，大半竟然都是在此时牺牲。还有副军长佟麟阁、师长赵登禹两员虎将。
潘毓桂这个内奸的出卖，对29军来说可谓造成的损失巨大。
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傍晚时分。29军外围守军残部陆续撤回了城内，终于各自找到自己所属营队。集结了起来。
这时打了一夜一天的仗，白天中间只吃了些干粮。均是饥肠辘辘。此时再血染军衣饭也得要吃啊。埋锅造饭。恰在此时，北平城中市民挑了凉茶、吃食赶来慰问。令这些官兵大为感动。
饭后接到命令，命所有部队在中.南海附近集结休整。
部队到了后。又接到命令：命全体营以上军官到中.南海怀仁堂参加会议。
晚上，中.南海怀仁堂里坐满了29路军的军官。
参谋长张克侠告诉众人：宋委员长已经移驾到保定去了，他认为孤军作战，战争已经不能再打下去了，现在我宣布他的手令！——”
宋哲元的手令中告诉众将官，他已经接受了日军提出的条件，令29军于凌晨一时前全部撤出北平，不许留下一兵一卒，北平的治安暂由代市长张自忠维持。
宋哲元也是后悔加无可言传。
事变之前他因家中丧事赴山东老家奔丧。事变刚开始对这些年见惯与日军小摩擦的他来说，觉得根本不算什么，让冀察政务委员会派代表与宛平县长王冷斋与日军谈判。直到事件不断扩大、日军源源不断增兵、蒋介石一再催促之下这才急忙回到北平。
回来后不管是让北平市长秦德纯与日方谈判，还是到后面自己与香月清司谈判，一直是没有放弃和谈的。
当蒋介石增调兵力来驰援他之时，宋哲元未让中央军进入河北防线内，他又担心蒋介石借机让中央军进驻自己的地盘，也担心因此而惹恼日本人而破坏了谈判——因为闻悉中央军向河北增援，日本方面马上就提出了抗议，说中国方面违反了《何梅协议》。
而这跟蒋介石微妙的态度也有关系。蒋这一次是真心拿出本钱，调兵来驰援宋哲元；而宋哲元提出暂不进驻，谈判已有希望时，他也没有坚持。因为在他的心中，驰兵增援的目的也就是为了平息事态和谈增加砝码。
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