津浦线河北段尽失
津浦线战场。西路的日军第16师团击败吴克仁部攻占了大城县城，吴克仁部向沧州市南部的献县撤退。同日，东路日军第10师团继续空中侦查、轰炸和零星炮击，又以载有一名士兵的观测气球升空瞭望国军阵地。一旦发现国军炮兵、装甲列车或阵地守军等暴露，即以远程大炮轰击。22日，日军地、空大规模进攻开始。以一个联队多人佯攻姚官屯防线右翼的姜庄子村和马落坡村阵地，以主力万余人同时猛攻左翼姚官屯乡至沧州市运河区胡嘴子村一线。攻守双方发生激战，装备处于下风的守军竟然击退了日军的进攻。除守军殊死抵抗的不怕牺牲的战斗意志外，由于连降大雨造成道路和阵地前沿泥水成片，平地水深至膝，使日军装甲部队威力大减也是很重要的因素。
23日，庞炳勋40军39师师长马法五调总预备队团增援到左翼防守，仅留一列装甲列车担任39师与49军两翼接合部——津浦铁路线的戒备。此时津浦线防守兵员出现严重缺员，39师工兵、通讯兵等能够拿枪的均加入到战斗序列。当日下午，39师奉命将姚官屯左翼阵地交由刘多荃49军师接管，除守右翼的团外，其他部队均撤离阵地修整。师刚接防阵地，日军就开始全线进攻。师苦战了2小时，姚官屯一线阵地首先被日军突破。39师不得不重返前线与师合力将突破的日军击退。这边刚稳定下来，右翼接替补充团的团防线又告急，39师再调补充团支援右翼归属团统一指挥。24日零时，日军夜间突袭，守军右翼伤亡过大。战至凌晨，日军在右翼落马坡村抢占一砖窑构成重机枪阵地嵌入国军29军与40军防守结合部。凌晨2点，姚官屯左翼师阵地又被日军千余人突破。突破防线的日军越过津浦铁路东进，一部从姚官屯车站南夹击守军右翼，一部沿着国军电话线找到姚官屯东南的张辛庄村团前沿指挥所约2公里处才被发现，团副团长贾步青率第5连跑步前去阻击。阻击战仅坚持了不到10分钟，贾步青及第5连官兵全部牺牲。团电告旅部请求增援，同时组织所有人员在村西拼死阻击日军。战至佛晓，日军占领了张辛庄。但团团长孙敬祖率领剩余的余名官兵仍然在张辛庄东南坚持与日军作战，以此牵制日军不能全力夹击国军姚官屯右翼阵地。早7时后，战局发生了变化。师反攻抢回了原阵地，39师补充团长李振清组织对占据张辛庄的日军反击但未成功，被迫撤到村南东孟庄子村与日军对峙。
25日凌晨，日军集中兵力再次对姚官屯全线发起总攻，庞炳勋命令李必蕃23师前往增援。但此时该师已被蒋介石调往沧州市东南的盐山县修筑工事，接到命令后火速赶往前线，尚未进入阵地已被退下来的49军冲散。战斗持续至当日20时，守军的防线已被切成数段，伤亡惨重，仅马法五39师官兵就超过全师一半，部队已失去配合各自为战。日军在39师这一点突破后，国军无兵前去增援，导致防线全线撼动。冯玉祥急忙电请蒋介石令在德州到石家庄一线防守的商震部北上向沧州市青县反击解沧州之危。但此时保定失守，蒋介石不敢再让商震部北上。冯玉祥只得向各参战部队下达了后撤的命令。固守沧县（州）县城49军师一部与日军交战数小时后撤退，沧县（州）县城被日军第10师团占领。
25日，保定已被日军占领。虽然《处理华北事变方针》第二步进占仓保一线的作战计划已基本完成，但日军在涿州和保定作战如此轻松地取得的胜利，出乎寺内寿一的预料，因此他决定继续执行8月31的敕令“迅速消灭河北省中部中国军队”的第三步计划。日军参谋本部收到华北方面军的战报和后续计划后，也相信中国军队的作战能力比他们事先的预想还要弱。华北方面军的作战建议虽然得到了东京的认可，但参谋本部多田次长谨慎地对作战计划进行了修改，于9月25日发出了“临命”第号称：鉴于苏联的态度尚未判明，华北方面军须将作战区域严格限制在石家庄和德县一线（不包括航空兵）。参谋本部之所以对日军的高歌猛进有所限制，是基于日方判断与苏联可能会在11月开战，因此才不敢过分南进。寺内寿一得令后，向所属部队发布命令：命第一军向石家庄正定县进攻、第二军主力进入到南北走向段的滏阳河西岸，向第一军面前之敌的后背进击。第一军与第二军的作战界限约在现G45国道一线。将预计在30日前后到达保定市徐水县的隶属于第二军的师团配属第一军，而将原配属于第一军的第师团第旅团转属第二军。按此命令，9月28日，日军华北方面军第一军香月清司司令官对平汉线上3路日军调整部署如下：
1、命令左翼川岸第20师团由保定市完县（顺平县）沿唐县、曲阳县和行塘县、灵寿县西方向南进，越过滹沱河后进攻石家庄以西井陉地区，一则切断平汉线国军向西的退路，二则派步兵第80联队第3大队占领望都县，三则从石家庄西协助攻占石家庄。
2、命令中路土肥原第14师团沿平汉路西进击石家庄，配给全部战车和4个汽车中队，随时做好向邢台追击的准备。
3、谷寿夫第6师团配给重炮兵2个中队、第14师团的一个步兵大队、第20师团的步兵2个大队及工兵部队，沿平汉线东侧主攻石家庄之正定县和石家庄市城垣，待占领后，继续沿平汉线东侧南进，占领石家庄东南的栾城县、赵县以及邢台市的宁晋县和柏乡县等地区。
4、以下元熊弥师团担任涿州至徐水间的铁路警备并随时准备将主力调往津浦线，在第10师团侧翼跟进，掩护主攻部队的侧翼安全。
日军第一军调整后，西尾寿造第二军也做出调整。将日军第16师团和师团调往平汉线，从冀中攻向邢台及其以南地区；第10师团因涉水作战半月有余而暂时休整，只派装甲兵和骑兵继续追击国军。
沧县（州）一破，冯治安的77军阵地又变成前线了。为阻止日军追击，第1军团代总司令冯治安决定执行蒋委员长的秘密电令——将运河决口。河水奔腾向南，导致运河南岸阵地无法驻防。南撤的军队只好纷纷向沧州南面的盐山县、献县淮镇、泊头市冯家口镇、黄递铺乡、泊镇钓鱼台村、杨庄村、乌马营镇莲花池村和大浪淀乡何七拨村一带撤退，追击的日军占领泊头镇。25日，蒋介石得知沧县（州）失守，急忙电令冯玉祥：各部队务于桑园、德县（州）以北择地固守，并集结兵力力图反攻。稍微稳住阵脚后，冯玉祥派鹿钟麟于26日赶到前线，指挥59军、49军和第三军团对日军发起了局部侧背袭击，以其减轻东光县及连镇一带77军的防守压力。27日，鹿钟麟在连镇召开反攻会议。要求各部须于29日到达指定位置，30日展开反攻。29日晚，李文田率59军开始行动，前进了十几里路又突然折回。38师师长黄维刚问李何故折返？李曰：仗打不了了，军队行动只是做做样子，对冯长官好有个交代。消息传到冯玉祥处，冯后悔当初未能将张自忠留下来指挥部队作战。正面阻击的77军与鹿钟麟则无法联系，加之河水泛滥无法建起有效的防守阵地，所以反攻没有取得任何效果。日军乘势发起攻击，迅速占领了南皮县冯家口镇。27日，矶谷廉介命令装甲兵中队和骑兵共3个纵队追击纷纷后撤的中国守军。日军如入无人之境，迅疾占领了沧州南面的南皮县、东光县城、泊头和连镇。师团主力则分三个纵队从大运河东侧、西侧和津浦线以东向德县（州）前进。同日，向冀中挺进的日军第16师团和师团，连克67军防御的廊坊市大城县留各庄镇、沧州河间市沙河桥镇、献县乐寿镇臧桥村，直至攻占67军驻地沧州市献县，67军随奉命撤往邯郸永年县防守临洺关。29日，冯治安所部放弃所有防御阵地，沿运河东南后撤。冯玉祥的长官部从桑园镇退到了山东骇河南岸的禹城县（已驻防孙桐萱第20师）。30日，日军进驻桑园镇，至此现津浦铁路沿线河北段尽被日军占领，第六战区仅余山东境内黄河以北地区。
