后，日本人把汤的家属姨太太们从沈阳护送到天津，伪满委任他为热河省主席兼省军区司令，让外界以为汤做的是“满洲国”的官，他也不介意这个是非名份。时任伪“满洲国”参议府议长的奉系老友张景惠派人来拉拢他，汤也未加拒绝。热河开战前不久，日伪在北票召集会议，汤玉麟居然领部下张舜卿前往参加。在会上，日方提出了3条要求：第1，要汤担任伪热河省长兼军区司令，必须派亲信为代表，常驻长春，加强联络；第2，为了满、热一体的关系，要求汤同意把铁路延长到承德；第3，为了加强联系，要汤同意关东军在承德设立无线电台。张舜卿把这3条报告给汤玉麟，汤没有明确表态。张舜卿知道此事重大，把情况直接报告了张学良，张学良断然地拒绝了。张学良觉得让汤玉麟守热河是靠不住的，想把他撤掉，可转念一想又觉得不妥。汤是张作霖的拜把兄弟，算是张学良的长辈，再说阎、冯倒蒋时，奉军人关抄了阎锡山的后路，汤玉麟立过功劳；郭松龄反张作霖时，汤玉麟又为大帅卖了很大力气。对这个有功的奉系老将，张学良不敢轻易撤换，只是派人向汤提出3点劝告：第1，现在服从副总司令（张学良）就是服从先大帅，只有抱成一团，东北军才能有个立身之地。第2，叙帅（指张景惠）已经上了贼船，不会有好下场，千万不要跟他走。第3，关于中日问题，热河已经面临危若累卵的严重局面，要做积极防御准备，不可大意。汤玉麟满口答应，表示绝不投敌，要与日军周旋到底。
1月28日，武藤信义在锦州下达了作战准备命令：第8师一并指挥混成第14、第33旅团从锦州经义县，攻占承德及长城沿线之古北口、喜峰口、冷口、界岭口。由于这一路是热河作战的主要攻击方向，由关东军副参谋长冈村宁次亲往指挥。第6师团一并指挥骑兵第4旅团、第36旅团从通辽、彰武，经过虎山，攻占赤峰，然后策应第8师团进攻承德。预定进攻时间为2月21日。
日军之所以给各部队将近一个月的准备时间是有原因的。伪“满洲国”成立后，热河省变成了抗日的前沿地域。一年多以来，中国军队在这一线已做了一定的准备，关内的平津地区又有中国重兵驻扎，拉开了随时可以增援的架势。但是，关东军首脑认为，蒋介石在江西、福建一带的剿共战争正处于一个高潮，中央军不会大量调人华北，而在华北的中国军队分属各个派系，以保存地盘为第一要旨，很少顾及国家利益，热河省主席汤玉麟不允许其他部队人境，暗中与关东军又有来往，所以这次作战取胜的把握很大。
话说两头，也就在日军各部队做紧张的战前准备时，中国方面为应付紧张形势，军事委员会北平分会任命奉军老将张作相为热河前敌总指挥。2月18日，国民政府代理行政院长宋子文与军委会北平分会代委员长张学良到热河省会承德视察，宋表示：中国决不放弃东北，决不放弃热河，纵令敌人占领首都南京，也没有人肯作城下之盟。可见捍卫国土完整之决心，气壮山河！可惜却拿不出什么人力物力来实际支援。
1933年2月21日凌晨，日军先遣部队向热河省东部南岭的中国守军阵地发动袭击，侵热行动由此开始。2月23日，日第8师在飞机的支援下，从锦州西进。25日，日军攻占朝阳、开鲁。
3月2日，日茂木骑兵第4旅团与中国孙殿英部激战竟日，终于占领了赤峰城。次日，冈村宁次带着茂木的队伍，近3000人马，狂呼着“板崽”（万岁）举行了入城式。
孙殿英也不是吃素的，想当年连皇帝、太后的阴宅都敢扒开，属于天不怕地不怕式人物。他不甘这样败退，当天即组织对日军前线指挥部的袭击，差一点端了对方的老窝。转天，平津的报纸上头版头条刊登了孙殿英的捷报：“孙军长勇冠三军，亲临前线，气压强寇，指挥若定；三荡三决，敌人清北……”
孙殿英一下子成了名满全国的抗日英雄。
无奈，孙殿英的局部小胜无助整个热河战场形势。本来，省主席汤玉麟事先曾表示要与日军周旋，但战事一开始，就军无斗志。3月2日，日军陷凌源后，张作相、汤玉麟便相继逃离承德。4日，日第8师团第8联队仅派1个中队百余名骑兵，就轻易地占领了承德。短时间内，日军基本上控制了热河省，直逼长城一线。平素喜怒不形于色的武藤大将，也笑逐颜开，神色颇为自得。
随着热河的沦陷，察哈尔和河北两省开始受到直接威胁。由于日军将要向长城各口展开进攻，河北北境更是全线震动。正在江西对中华苏维埃共和国中央所在地进行全力围剿的蒋介石，在全国抗日呼声的压力下，调派南京政府中央系的3个师到北方，他本人也于3月初离南昌北上，先后到保定、北平进行了一些安排。3月12日，张学良宣布引咎辞职，国民政府军政部长何应钦代理军委会北平分会委员长职务；正在陕西、大别山、江西与红军作战的黄杰、徐庭瑶、关麟征部和绥远的傅作义第7军团，也陆续开到长城地区增援。这时，争夺长城各口的战斗已经开始，中国方面的总指挥是何应钦。
下一步如何打？日军内部又