并将主要兵力部署于张家口以北的张北和以西的万全及以南的沙岭子一线。
准备抗击帝国军和草原军的联军和帝国直西北兵团的进攻，守城主要由熊军征召的帝国人仆从军担任。
直西北兵团决定集中主要力量夺取张家口。
扫清外围各参战部队接到命令后，迅速开始行动。第10、第40师及教导师向张家口进发，很快赶到张家口附近的青边口、羊房堡等地区。
活动在张家口西南地区的第20师也开始进逼张家口。
由黄御率领的直西北前线指挥部亦正向张家口猛进。
9月19日，第10师和第40师到达草原军阵地，向草原军说明情况，消除疑虑，商讨协同进攻张家口的计划。
最后确定：9月20日打张家口，草原军从北面协同，帝国军在东、南两面进攻。
并派部队破坏张家口至库伦铁路，以防敌人逃跑。
9月20日6时，进攻张家口的战斗打响了。第10、第40师和教导师，在黄御的指挥下，兵分两路，向张家口发起攻击。
第40师师长杨平、副师长刘伟强指挥全师官兵奋勇冲杀，经过2个多小时战斗，将敌山上的5个阵地攻克。
接着居高临下，猛冲下山，直插东山坡的熊军前线指挥部，战至8时，将其占领。
与此同时，第10师师长李长玉、副师长吴立率领团主力，向张家口火车站和熊军指挥部发起攻击，经反复争夺，占领了火车站，并攻入熊军指挥部营房。
教导师作为第二梯队，积极配合第10、第40师战斗。至15时，全部占领清水河以东市区。
由于天下暴雨，河水猛涨，部分帝国军部队被阻于洋河南岸，而草原军又停止于长城线以北，未能对张家口之敌形成围攻。
黄昏时分，进入市区的帝国军部队主动撤至张家口以东的人头山、羊房堡一线，监视敌人。
9月12日，驻张家口地区的熊军开始撤退。
22日，第10、第40师等部队经过短期休整后，在黄御的指挥下，乘势又向张家口之敌发起猛攻，再次占领了清水河以东市区，并派出侦察分队进入清水河以西市区。
11时后，由张家口西北和北面狼窝沟等地后撤的熊军主力，先后进到张家口东部市区，与攻入市内的帝国军部队在火车站、油脂公司等地展开激烈的争夺战。
第40师连续打退敌人十多次冲锋。第10师面对敌开来的坦克装甲车，用铁拳火箭筒等班组火力进行阻击。
并与冲上来的敌人进行白刃格斗，有的战士身上多处被刺伤，仍坚持不下火线。
由于熊军兵力众多，并且配备了大量的重火力，帝国军虽给该敌以极大的杀伤，但未能完全阻止其向库伦和大同方向撤退。
23日，张家口倭军基本撤走，剩下帝国人仆从军等龟缩到清水河以东德王府周围。
第10、第40师在刚到达的第20师的配合下，继续围歼顽抗的仆从军。
至15时，全部占领了张家口和万全城。与此同时，策应作战的部队亦先后收复涿鹿、尚义、康保、崇礼等县城。
战役结果是役历时3天，歼灭熊军两万余人，缴获轻重机枪两百多挺，各种炮一百多门，步枪三万万多支，弹药库和物资库一百余座，骡马上万匹。
张家口是帝国军在对外敌的战略反攻中收复的第一个重镇。
这一胜利，使帝国直隶西北与晋省重新联成一片，并为进军草原创造了条件，至此，张家口这座塞北重镇宣告光复。
此战之后，邓尼金接受了秦牧提出的苛刻条件:熊军全军撤出草原，返回熊国，不带走任何辎重。
帝国则同意与熊国签订为期一年的停火协议。