妥协者总在放弃原则，而爱国者总在想法子抗争。当傅作义的部队离开张家口开往北平附近抗战时，长年被蒋介石冷落的爱国将领冯玉祥，把山西汾阳军校的三千多名学员调到了张家口。冯玉祥将他们扩编为一个师，任命支应遴为师长，所辖三个团的团长，都是共产党员。不久，原西北军将领方振武率领旧部从山西介休徒步行军到达张家口。从东北与热河退入察哈尔的抗日军队，以及蒙古自卫军和察哈尔的地方武装，都表示服从冯玉祥的指挥。冯玉祥的老部下吉鸿昌等人，先后来到张家口，各自收编了一部分抗日武装。
在《塘沽协定》签订的前五天，张家口举行了全省民众御侮救亡大会，正式宣布成立察哈尔民众抗日救国军，一致公推冯玉祥出任同盟军总司令。冯玉祥公布同盟军下辖方振武的抗日救国军，吉鸿昌的第二军，佟麟阁的第一军，阮玄武的第五军，张凌云的第六军，李忠义的第十六军，黄守中的第十八军，邓文的第五路军，孙良诚的骑兵挺进军，张砺生的察哈尔自卫军，蒙古军，以及同盟军直属部队，共约十万人。
冯玉祥下令查抄了国民党的特务机关，任命佟麟阁为察哈尔省代理主席兼民政厅长，任命吉鸿昌为警备司令兼警务处长和公安局长。
《塘沽协定》签订的第二天，日军就开始轰炸独石口，几天后陆续攻陷宝昌和康保，张北告急，张家口震动。冯玉祥急调张凌云军、李忠义军和自卫军等部队防御张北。方振武派抗日救国军的一部到独石口应战，冯玉祥派张凌云率领一个旅协助防御独石口，以稳定察哈尔的局势。
接着，同盟军收复察哈尔东部被日军侵占的四个县。6月22日，张砺生的部队首先进攻康保，经过三小时战斗，崔兴武的伪军向东逃窜，王德重率领同盟军收复了康保。
第二天，同盟军兵分两路，吉鸿昌等人率领左路军向宝昌发起进攻，李忠义率领右路军向沽源挺进。沽源有两支伪军防守，其中刘桂堂的部队通电反正。同盟军打退了陷入孤立的张海鹏伪军，收复了沽源。随后，左路军在宝昌外围狠狠打击了张海鹏和崔兴武的伪军部队，迫使他们逃往多伦，同盟军又收复了宝昌。
这时，吉鸿昌得到一个情报：蒋介石要将东北划归日本，多伦也在其中。他决定先发制人，乘胜收复多伦。日军非常重视多伦这个交通枢纽和军事重地，派骑兵第四旅团和一部分伪军驻守。城外筑有八挂炮台三十二座，还有内外交通壕和电网等防御工事。
吉鸿昌决定集中四个师的兵力攻打多伦。大家商定，张凌云从左路进攻，李忠义从中路进攻，刘桂堂从右路进攻，吉鸿昌和邓文率领总预备队。
各路部队在多伦外围集结完毕，三路同盟军发起进攻。日伪军凭借完备的工事和强大的火力拼命顽抗，攻城部队奋勇冲锋。这一场激战打了两天三夜，多伦城还是没有攻下。吉鸿昌急了，连夜率领敢死队，脱掉上衣，赤膊匍匐前进。他连续三次指挥登城，部队还是被日军的火力顶了回来，付出了伤亡两百多人的代价。
吉鸿昌向冯玉祥报告战况，冯玉祥回电说：“你干不了，请你离开，我来指挥。”吉鸿昌看了电报，失声痛哭，给冯玉祥发电说：“打不下多伦，就不回来了。”
到了拂晓，同盟军又发起几次进攻。突然，日军飞机过来袭击，部队伤亡加重，只得暂时退回原阵地，等待合适的机会。
吉鸿昌眉头紧锁，想到一个办法。他秘密地派出一名副官，带领四十多名士兵，化装成伪军，悄悄潜入城内。凌晨一点钟，天色漆黑，吉鸿昌命令部队发起猛攻。部队接近城墙时，潜入城内的部队立即鸣枪响应。日伪军听到后方响起枪声，乱成一团，同盟军趁势从北门、西门和南门冲进城内，与日伪军展开巷战。
经过三小时战斗，日伪军残部从东门逃窜。同盟军收复了失守七十二天的多伦，察哈尔东部的四个县，都回到了中国人手中。同盟军的这次出征，是“九一八”以来中国军队首次从日伪军占领下收复失地。察东战役，抗日同盟军共歼日伪军一千多名，同盟军伤亡一千六百多人。
抗日同盟军北征取得了胜利，全国舆论要求蒋介石对他的盟兄冯玉祥委以军事重任，为同盟军供给弹药，收复东北四省。蒋介石和汪精卫的想法刚好相反，企图整垮冯玉祥。何应钦派出十六个整师共十五万人进入察哈尔省，而日军两个旅团和伪军共两万多人，向察哈尔边境移动，准备进攻多伦等地。蒋介石还派出蓝衣社的特务，对成分复杂的同盟军进行分化瓦解。结果，包刚、冯占海等人被收买，魏宗普、邓文等人被暗杀，同盟军发生混乱。冯玉祥被迫撤消抗日同盟军总部，辞去同盟军总司令的职务，把察哈尔省的政权交还给宋哲元，抱恨离开张家口，前往泰山。