南口，位于北平城西北45公里处燕山余脉与太行山的交会处，是居庸关南侧的长城要隘，是北平通向大西北的门户。这一带地形复杂，崇山峻岭，关隘重叠。从南口经居庸关西行至宣化、张家口，为一东西狭长之盆地，南北多山，中央凹下，平绥铁路横贯其中，并有公路相辅行，形成为连通西北、华北及东北的交通干线。南口的南北两侧，又是筑在高山脊背的内外长城，山上仅有羊肠小道穿行，故南口是名副其实的“一夫当关，万夫莫敌”的天险之地，人们称它是“绥察之前门，平津之后门，华北之咽喉，冀西之心腹。”守住了南口，即可阻止日寇占领察哈尔省，进而分兵晋、绥之图谋，从而保卫察、晋、绥三省。可见南口从来为兵家必争之军事要地。南口及其沿线长城要隘是阻击日军的天然屏障，中国方面在此布置重兵防守。
1937年7月底，日寇相继占领了北平、天津。为了灭亡中国，日寇紧接着沿津浦、平汉、平绥三线扩大侵略。沿津浦路进攻，为的是策应对上海、华东等地的侵犯；沿平汉路南下，为的是夺取中原，进逼华中、长江；沿平绥路西进，为的是占领山西，进而控制整个华北，一举歼灭中国军队精锐，攻占政治经济中心地区，这样就能在迅速打垮中国的抗日力量，在“三个月内灭亡中国”。
蒋介石这时已看清对日妥协无望，遂决心抗战，对日寇的三路进犯，都做了相应的战斗部署。
7月底，日军占领平、津以后，以速战速决的战略方针，展开对中国内地大规模进攻，并将进攻的重点置于华北。
第二战区第7集团军奉令决定，以汤恩伯指挥所部2个师及第17军1个师，担任南口至赤城方面的防御；刘汝明指挥所部担任张家口方面的防御。
平汉路以西的平绥（北平—归绥，归绥即今内蒙古呼和浩特，当时绥远省省会）路，日军原计划只作为辅助战场，但由于此方向中国军队于此布置重兵，直接威胁到平津地区，并威胁平汉路日军侧翼，战略地位十分重要。为此日本关东军一再要求进行平绥路作战，以“解除对中国驻屯军后侧及满洲国境的威胁”。为此，日军组编了关东军察哈尔派遣兵团，华北日军也派出以第5师团和独立混成第11旅参加平绥路作战。日军在这一方向的进攻也逐渐发展为一条重要战线。
汤恩伯所部第13军于8月初进入南口地区布防，随即与日本中国驻屯军独立混成第11旅团约15000人的进攻展开战斗。在此之前，日军旅团派出小分队从4日开始，在南口镇实施战役侦察，又于8日拂晓对得胜口，9日对虎峪村实施威力搜索，10日起攻击南口车站及其东侧的龙虎台。
日军对南口地区展开正式攻击。其主力猛攻南口镇，另以1个大队(坂田支队)向南口镇西侧地区长城线助攻，并以一部在得胜口佯攻。日军步兵在飞机、炮兵、坦克支援下猛攻守军阵地。守军第89师凭有利地形顽强抵抗。经激战，日军于13日攻占南口镇，但在继续发展进攻时受到守军的顽强阻击。战至16日，日军的进攻进展甚微。
日本中国驻屯军令第5师团于16日加入南口地区的战斗，并以该师团师团长板垣征四郎一并指挥第11旅团作战。第5师团首先以步兵第42联队第1大队增援，在坂田支队左侧展开向长城线上中国守军攻击。
在此之前，汤恩伯已令第4师一部在长城线上的横岭城占领阵地；16日，又令新增援的第94师第56团与第21师第122团合编为1个支队，在石峡附近沿长城线占领阵地。
日军步兵第42联队第1大队夺取了长城防线上的最高峰1390高地。随后，日军第5师团主力逐次展开于1390高地至镇边城之间，向守军发动攻击，并将1050高地附近作为主要突击方向。
在此情况下，汤恩伯又令第4师第12旅加入横岭附近的战斗。18日，傅作义率第72师、第200旅、第211旅和独立第7旅增援到达怀涞、下花园地区，以增强南口地区的防御力量。蒋介石也急令卫立煌所部第14集团军经易县、涞水迅速向周口店一带集中，并增援南口、怀涞地区作战；另令位于平汉、津浦路的部队以一部兵力向平、津之间出击，以配合卫立煌军北进。
汤恩伯下令将得胜口、居庸关、镇边城一线阵地区分为3个固守区。得胜口、居庸关、青龙桥一带为第1固守区，由第89师及新到达的第17军第21师第121、第124团防守；东西大岭及黄楼院一带为第2固守区，由第21师一部及第4师第10旅防守；北石岭、东台、横岭城、镇边城一带为第3固守区，由第4师(欠第10旅)、第72师1个旅防守。
20日，傅作义在怀涞准备组织兵力向攻击南口地区的日军实施反击，但这时得悉察北日本关东军察哈尔派遣兵团向张家口发起攻击。于是，傅率第200旅、第211旅回援张家口，留第72师和独立第7旅归汤恩伯指挥，在南口地区作战。
日本中国驻屯军发现卫立煌第14集团军北进增援南口后，即派第6师团第36旅团编成牛岛支队，进