变后，山海关、秦皇岛驻有日军守备队200余人，附近海面还泊有日海军第2遣外舰队的军舰10余艘。
山海关以东至锦州间，沿北宁铁路沿线驻有日关东军第8师团的第4旅团和骑兵第3旅团一部及炮兵第8联队，另外配属有关东军飞行大队的第1中队、铁甲列车3列和坦克10余辆，兵力共约4000人。
1933年1月1日23时，正当所有人都沉浸在睡梦里的时候，日本人再一次干起了偷鸡摸狗的勾当。
日军山海关守备队长落合甚九郎派人在营院内投掷手榴弹并鸣枪数次，却反诬中国军队所为，即以此为借口，向东北军提出4项条件，蛮横无理地要求中国军队、警察及保安队撤出山海关的南关及南门，由日军进驻。
遭到东北军拒绝后，日军于2日晨强占南关车站，并将警察以及保安队缴械。
同日，上午9时日军守备队开始攻城，但被东北军守军击退。
日军第8师团即向独立第9旅送来最后通牒，要求中国军队立即撤出山海关。
10时，日第8师团一部兵力乘4辆列车，在3辆铁甲车护送下到达山海关，10分钟后与其守备队在飞行第1中队5架飞机支援下共同发起进攻。
东北军守军沉着应战。
战斗至下午17时许，日军受挫再次退去。
当晚，武藤信义命令第4旅团长铃木美通，同时指挥随着事件发生而准备出动的各部队及由步兵第16旅团增派的部队，与山海关守备队协力夺取该地。
1月3日，日军第8师团一个多旅团的兵力在15架飞机轮流支援下对山海关南门展开猛烈攻击。
日海军第2遣外舰队的舰炮亦从山海关以东的海面上对关内东北军部队进行轰击。
激战至14时，东南城角被日军突破，团长石世安组织反击未能奏效，第1营营长安德馨及第2、3、4、5连连长先后战死，2个营的官兵已伤亡殆尽。
石世安率余部于15时从西水门向石河西岸撤退。
日军于当日占领了山海关，1月4日攻占五里台，1月10日攻占九门口，控制了关内外的交通要道。
1月28日，武藤信义下达了进攻热河的预先号令：命第10师团派部队接替第6师团的防务，命第6师团、骑兵第4旅团、第8师团、混成第14旅团、33旅团分别向通辽、彰武、打虎山、锦州、绥中等地集结，做好进攻热河的准备。
担任进攻部队的参谋于
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