1939年冬，重庆国民政府为了适应当时国际国内形势的变化，打算发起一场北起绥远，南至靠近越南、老挝边界的大规模的冬季对日攻势。曾命令傅作义将军所部，采取行动牵制华北日军不使其南调，以配合全国对日作战。为了配合此项行动，傅将军率部袭击了日军重点据点——包头。

此时，傅作义将军指挥的部队有：第35军的101师、新31师、新32师，直属国民党中央的骑7师，宁夏马鸿宾的35师和马彦的一个骑兵旅，五临警备旅的两个团，绥远游击军的两个步兵旅，一个炮兵团，骑3师、新骑4师、新5旅、新6旅、新编第3师白海风部，共计约有3万人，实际能参战的不到两万人，分住在五原、临河、陕坝、乌不浪口、西山嘴、蓿海滩、马七渡口等地区。

日军当时在伪蒙疆地区驻有冈部直三郎司令官指挥的一个军团，司令部驻张家口，主力部队分驻察南、晋北和归绥。另有伪蒙古军骑兵9个师，分驻察绥等地。日军驻包头地区的最高指挥官是骑兵集团长小岛吉藏中将，辖主力步骑炮兵共约1万余人，以及伪蒙古军1个骑兵师、独立守备队、日本宪兵队、特务队、伪地方警察队，分驻包头、安北、固阳等地。包头城筑有坚固的碉堡群，城周围挖有4米宽、4米深的外壕，并设有鹿砦及通电流的铁丝网。

根据以上敌我情况与兵力部署，傅作义将军决心全力以赴，袭击包头，狠狠打击、消灭敌人的有生力量。为了避免打草惊蛇，保证袭击成功，采取了“攻而示之守”的策略，以麻痹敌人。首先扬言日军在冬季利用河套的河渠封冻必来向我进犯，具体措施的第一步是把第8战区副司令长官部由五原撤至陕坝，继而命令部队在各自的防地构筑防御工事，破坏包五公路，构筑战车陷阱，在乌加河及乌梁素海砸冰窟等，总之，处处显示积极防守的态势，借以迷惑敌人。

与此同时，傅将军分别命令兵站分别在狼山前后，伊盟沙漠之间选地密藏粮食、弹药、药品、武器等军需物资，并命令各级政府加强演习，空室清野，在河套的特定条件下做好和敌人打一场机动灵活的游击战的准备工作。

1939年12月13日傅作义将军亲抵五原召开了团以上部队长会议，安排部署了攻击包头的具体任务。

各部队在19日的夜间，均以急行军向包头进发，按预定计划，在20日凌晨5时左右，开始向包头进袭。由于傅部情报人员，早已做了对伪军的策反工作 ，在傅军爬越城时，伪军营盘或者据点都插上了白旗，有的小声喊道：“中国人不打中国人”。就这样一枪未发，傅军各部便顺利地分别从水巴洞、西北门或城墙上，纷纷突进了包头城。这对日军来说，好似神兵从天降，一时摸不着头脑。不少敌人在数九寒天只穿着衬衣就越墙穿壁的到处逃生乱窜。这时傅部战斗情绪空前高涨，早已把接连五昼夜急行军的疲惫一扫而光，精神抖擞地一边追，一边高喊：“捉活的呀，缴枪不杀，我们优待俘虏!”当天上午9时，占领了营盘梁以西高地及财神庙街各点。11时前后，敌人步兵在坦克的掩护从城内东南两个方向，向傅部发动了反扑。从次，城内便展开了逐房、逐院的争夺战。21日清晨，敌由萨拉齐增援包头的军队赶到，向傅部城内各点发起攻势。就在此时，没想到原来表示愿意向傅军投诚的伪军，又参加了日军对傅部的反击，致使傅部已占领的据点腹背受敌，给我城内部队增加了很大的压力。21日，傅部与敌展开了一天艰苦的拉锯战，一个据点得而复失，失而复得。这种状况一直持续到22日为止。

在城内激烈巷战的同时，12月20日下午，由固阳、安北向包头增援之敌骑兵13、14两个联队，进至三和号地区遭傅部新31师预备队92团、游击军马逢辰旅、骑兵刘召魁团和6旅等部队的阻击，直至深夜战斗未止。此时，傅作义将军亲率参谋长鲁英麟以及随员到达黄草洼新31师师部，听取了孙兰峰师长汇报战局情况，及时对作战行动作了安排部署。返回指挥所后，立即命令新32师师长袁庆荣、101师师长董其武各率所部迅速向包头城垣挺进，增援31师战斗，并准备在21日 天亮之后彻底打击由平绥铁路各点前来增援之敌。

20日下午，受到傅部阻击的固阳、安北增援之敌，经过一个下午及彻夜战斗，伤亡惨重，除一部由东门窜入城内外，另有残余一部于21日早晨乘汽车冲至北门外，受到傅部91团刘景新指挥的第5连及迫击炮连的阻击，并以手榴弹炸毁了汽车，歼灭了所有的敌人。日军为了掩护即将到来的大军，向傅部发动了疯狂的进攻，妄想利用空中优势，压制傅军行动。21日天刚亮，即有6架飞机向我阵地进行扫射、狂轰滥炸。至下午一时许，果然有从张家口、大同、归绥增援的日军步兵、炮兵联合部队在坦克的掩护下，向我阵地发动猛烈攻击。先由城东转龙藏，把傅部93团阵地突破，继续向黄草洼31师司令部推进。正在这关键时刻，傅部32师各团赶到，101师各团也先后赶到参加了战斗。此次，傅部35军的主力部队全部投入战斗。在傅将军的正面攻击，侧面包围的战术指导下，给了敌人沉重的打击，牵制了华北日军未能南调的任务。为了避免无谓的牺牲，傅作义将军命令各部及时脱离战斗 ，转向中滩集结待命，并命令101师负责掩护全军撤退，准备打击追击之敌。迄至22日拂晓，傅部全部安全地脱离了战斗转移至指定地区待命。22日早晨，日军仅以飞机向傅军轰炸扫射未敢出击，便龟缩进包头城内。

包头之战，敌军共伤亡1000余人。敌骑兵13联队长小林一男大佐、14联队长小原一明大佐，均在此役中被击毙。还击毁了敌人汽车100多辆，坦克3辆，缴获了大批辎重弹药。