10月5日黎明前，以机械化方式行军南下的舞伝男支队在大庄子以北遭遇北逃的山下残部，在前者掩护下山下残部一万多人火速撤向天津方向；但他们并不知道跟随追杀的只是西线国军的一部分，此时十万主力已经在张自忠亲自率领下折向西北直扑40里外的唐官屯。
此时莜冢义男率领的5个师团夜间进攻也接近尾声，面对十万东北军越来越强的层层阻击，特别是大批37两用炮和破甲拳投入战斗，使日军赖以突击的100多辆战车在几小时内就损失大半；随着进攻矛头变钝，更因为东线装甲军惨败，中路2个师团的推进也不顺利，莜冢义男不得不给多田骏发电报要求放弃进攻计划。
4时40分，已经焦头烂额的多田骏接到第一封突如其来的电报，留守北平的、刚刚完成重建的第27师团西进搜索分队回报发现大批国军正从西、西南逼近北平，永定河以西日军各前进据点正在火速撤退。未等多田骏作出部署调整，西北和北方长城沿线也突然告急，第26师团数个一线据点甚至失去联络。几路夹击顿时击垮了多田骏的信心，迫使他立即下令莜冢义男不但立即放弃进攻，更要立即转身撤退、回援北平；同时多田骏还下令第26、27师团一起回撤保卫北平，第36师团则和山下残部一起立即撤回天津，华北全部日军立即转入收缩防御。
多田骏出乎意料的急速撤退避过了不少杀招，但有些是无法避免的。
北方长城沿线，在为南下进攻准备把骑兵、卡车、摩托车等单位都被抽调一空后，冈部直三郎就陷入胆战心惊的窘境，兵力严重不足迫使实际已降级成师团长的冈部只能暂时放弃长城以北的各前进据点，将一线部队直接部署在长城沿线各隘口上以避开国军的优势骑兵，在长城上的其余地段则部署警戒哨加以维持。但这些岂能对付傅作义的步兵？于是在这个黑夜中，35军的3个步兵师用分散渗透战术很快就将这些山头上的警戒哨清除了，连枪声都没响几下；当国军沿着长城顺着山势杀向各个隘口阵地时，日军分队指挥官们才知道自己愚蠢的上司们错的离谱。晨光中，用沙袋堆砌在长城上的野战工事很快就被精准落下的迫击炮弹爆炸一一炸开，本就数量不足的日军只能背对着追杀的子弹和炮弹逃之夭夭。
相比北部日军的狼狈不堪，西边的日军还是很惬意的，少量日军掩护撤退，零零星星的枪声和爆炸就拖住了晋军前进的脚步，等全部日军撤过永定河、连炸带扫摧毁河上的浮桥和船只之后，王靖国和孙楚才带领晋军赶到河边。
莜冢义男率领的日军主力自然是没人敢若，东北军也只是远远的用迫击炮轰击和机枪散射创造一点战果而已，听凭日军在清晨匆匆撤退。但多田骏刚好起来的心情立即又跌了下去。
上午9时余，等西侧日军主力撤退走上平稳轨道，津浦路上的日军也跟着开始后撤，可走在最后的第110师团突然遭到大批国军战机的袭击，先是南下的2架侦察机失去联系，紧接着在第110师团上空担任掩护的1个中队95式战斗机遭到3－4个中队伊16战斗机的围攻，连接7、8架被打的坠地爆炸之后日军失去了这个局部的制空权；随后中国空军的轰炸机大队临空，数十吨炸弹扶摇而下，一下子把炸刚刚离开阵地的第110师团炸瘫在王维屯畔。等国军战机飞的无影无踪，日军的大群战斗机才姗姗来迟。
桑木崇明这个气啊！就这么一会儿就造成了上千的伤亡和上百台车辆物资的损毁，更可气的是第114师团居然毫不迟疑的向北跑路了，于是第110师团在犹犹豫豫收拾残局的过程中也加入了悲剧的行列。
9点30分，东北军骑兵从东南方首先杀到，担任后卫的日军用轻机枪和步枪拦截引来伴随的骑炮兵用60迫击炮还击拉开了双方的战幕。随着东北军和西北军的步兵单位陆续投入战斗，桑木被迫将越来越多的战斗中队转过身来展开防御。
10点，虽然双方轰炸机队几次试图接近战场，但越来越多的双方战斗机在上空混战导致双方轰炸机都只能匆忙投下炸弹后火速飞离，使双方预想的空中支援变得缺乏实际效果。但日军的侦察机还是发现越来越多的国军正向第110师团两侧迂回。虽然第114师团已经奉命接应，但桑木崇明知道局势不妙、不敢依靠这支援军，果断下令放弃损坏的车辆、战死的官兵，甚至丢弃部分大炮落荒而逃。
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