在马铮所部撤往天山镇的同时，日军也在赤峰一线取得了重大突破。
3月4日凌晨3时，日军占领了赤峰城东重要战略要地沙陀子，并在那里建立炮兵阵地，以猛烈炮火向城内轰击，迫使第41军主力退回赤峰城区。
随后，日军又把大炮架在城东门外，向城区的守军进行炮击。而孙殿英部由于炮火仍未到达，全面处于劣势。
但即便是这样，孙殿英部依旧没有撤退，更没有投降。
这个时候人的复杂性就体现了出来，原本人们对于孙殿英部的认识都是杂牌军中的杂牌军，而孙殿英本人也不是什么正牌将军，而是一个滥赌成性的盗墓贼。
因为东陵盗墓事件，使的人们一提到孙殿英就想到“东陵大盗”这四个字，而清东陵被盗案也让国人记住了孙殿英——一个不折不扣的军阀。
在所有人看来，孙殿英此人绝对是军阀中的墙头草，他曾经投靠过憨玉昆、叶荃、张宗昌、蒋/介石、冯玉祥、阎锡山、张少帅，可以说是履历丰富，宁弯不折。
但是谁也没有想到孙殿英在这一仗中却表现的非常不错，即便是强敌压境，即便是外无援兵内无粮草，然而第41军却依旧死守不退，甚至于孙殿英亲自登上东门督战，直到4日下午4时，赤峰城区仍然牢牢地控制在中国守军手中。
由于守军的顽强抵抗，日军只能调整进攻部署，迂回到头道街大和洋行，将房舍炸开冲入头道街。
此时孙殿英正在东门指挥战斗，见城区已破立即组织守军在头道街、三道街开展巷战，他登上东门城楼，发誓与赤峰共存亡。
然而此时所有人都知道赤峰已经完了，外面日军两个师团的主力已经将赤峰包围了大半，而从西北方向南下增援的日伪军也已经到达，所以县长孙廷弼出于保护城区居民的安危考虑，恳求孙殿英撤军，孙殿英洒泪率军向西屯突围，赤峰沦陷。
与此同时，第八师团在攻打凌源时，与第七师团混成第十四旅团的米山先遣队会合，一同发起进攻。
面对日军的进攻，东北军丁喜春、缪澄流、孙德荃等三个旅在此防守，但这些军官贪生怕死，没有抗日的决心，在日军进攻面前纷纷退却。
很快，凌源失守，全线动摇。
随后，平泉也被日军占领。日军南北三线一齐突破防线，攻入热河腹地。
值得一提的是，东北军主力虽然退走，日军却遭到义勇军各部的顽强抵抗，义勇军第三军团在凌源牛河梁与日军激战一夜，击毙日伪军百余名。
翌日晨，日军在飞机、铁甲车配合下发起进攻，义勇军被迫退入山中，辗转退至宁城境内。
两天后，关东军骑兵先遣队128人开进承德城内，汤玉麟早已弃城而逃，还有240余量大卡车载着大量鸦片和几年间在热河搜刮所得浩浩荡荡开赴天津。
然而热河的战斗还没有结束，赤峰城东的哈拉道口的孙殿英部117旅一直抵抗到5日才奉令撤退。之前退到围场等地的孙部也与追击而来的日军部队发生激烈冲突，然而寡不敌众，不得以，孙只能率部撤离到长城一带继续抗战。
纵观此次战役，东北军虽然杂七杂八的加起来有足足二十万人，但实际上出力的只有孙殿英的第41军和几支义勇军。
此战，孙殿英部共计毙敌400余人，自身伤亡团长两人，营级干部19人，受到总部嘉奖。
以至于国民政府很多人对此都感到诧异，对孙部有如此战绩感到非常惊讶。一个杂牌得不能再杂牌的军阀部队，况且还有过盗墓的污点，在民族大义面前，以客军身份将整场战役居然打出了主场的感觉。
反观东北军主力不是出工不出力就是畏敌怯战，甚至于还有人战前就被日军收买了，甘愿给日本人当狗， 比如汤玉麟的部队，接连发生数起在战场上投降事件和不听命今作无秩序的溃退，使热河的北部防区发生动摇。
此外汤玉麟主政热河八年，以其子汤佐辅之言是从。卖官种烟、苛捐杂税，甚至摧残教育、破坏司法。面对强敌外敌入侵，汤家父子不战而逃。
其军队四师，号称三万，实则二万，欠饷10月。以致于民怨沸腾，欢迎日满联军，以至于造成如此惨败。
不过这些和马铮以及铁血团都没有任何关系了，其实在赤峰城外全歼了日军第六师团的骑兵联队之后，铁血团的任务已经完成了，接下来他们要做的就是如何保全自己。
正如马铮之前说的那样，相对于一支区区两三千人的部队，他们没有能力改变战场大局，唯一能做的就是尽自己最大的能力打击敌人，为此次大战尽一份力。
当然了，他们的这份力还是很给力的，南下不过半个月的时间，先后在通辽、赤峰以及青草沟、哈拉金乌拉山等地与日军血战，共计歼灭日军骑兵一个联队外加一个大队、炮兵一个联队、步兵2个大队，歼敌三千五百余人。
同时歼灭伪军骑兵3个团、步兵1个支队，歼敌超过两千五百多人，其中俘虏700余人。
也就是说，在短短半个多月的时间，铁血团合计歼敌六千余人，这战绩不比一线抗战的孙殿英、冯占海等人差，甚至于有过之而无不及。
但是，树大招风的道理放之四海皆准，铁血团辉煌的战绩也引起了关东军高层的高度重视，武藤信义大将亲自致电前线的日军各师团，命令他们必须抽调部分主力围剿马铮所部，趁此机会将其全