宋哲元率二十九军进驻北平两年来，多次遭到日军的挑衅，双方屡次发生争端。宋哲元总是以道歉、惩办当事人员以及保证不再发生类似事件等方式来应付日本人。他认为，只要中国方面能忍让些，让日本人占点“小便宜”，这类冲突就可以解决。卢沟桥事变爆发后，宋哲元仍然本着以往的做法来处理，以为这样作战事争端便会平息。
但是，在宋哲元对日本人几次提出的苛刻条件给予认允之后，战事非但没有平息，日军大批援兵却源源开进了华北。铁的事实不能不引起宋哲元的深思：万一战事不可避免该怎么办呢？
24日，宋哲元召集二十九军将领商议了一个作战计划，决定一三二师的一部守北平，其余的和三十七师进攻丰台和通州之敌。三十八师进攻天津海光寺，一四三师自南口出击，进攻昌平、密云、高丽营等地，截断古北口到北平的通路。
25日，鉴于日军背约不撤，宋哲元下令中止了中日间的谈判交涉，并按计划开始布置备战工作。他命令三十七师停止南调，全部在城外集结待命；令石友三的保安队马上在西苑布防；秘密调遣赵登禹一三二师一个团进驻北平；命令一三二师主力在永定河以南集结，并令该师石振纲旅接替北平城防。
宋哲元的这一转变，与南京政府对日态度的变化有很大关系。
7月22日晚，衔命北上的参谋次长熊斌等秘密到平，与宋哲元会晤。宋哲元对蒋介石是否真心对日作战，一直抱有很深的怀疑，也不理解蒋介石令其移驻保定的用意。会见熊斌等人以后，宋哲元了解到蒋介石对这场战争的态度，得知他被迫准备抗日。
与此同时，蒋介石补充二十九军子弹300万发，并令河南一部分高炮部队调至保定，归宋哲元指挥。这一切，对宋哲元具有一定影响，坚定了他守土抗日的决心和信心。
宋哲元突然停止谈判，又四处调兵遣将的举动，使日本侵略者大为不安，感到事情有了微妙变化。
25日下午，松井太久郎和今井武夫特意前往拜见宋哲元，探听虚实。松井要求宋哲元数日内撤出北平城内驻军。
宋哲元慢吞吞地回答说，尚未订出执行计划，撤兵大概要一个月之后。
松井原以为，宋哲元对日寇提出的条件，只敢拖延一两天，没曾料到宋哲元态度突变，竟然一口回绝了日方的要求，抗拒起来。
松井忍住气，又追问道：为什么要这么长时间？宋哲元狡黠地说：现在天气太热，待稍微凉爽一些再办。宋哲元的态度使侵略者“吓了一跳”，他们明白宋哲元已转向抗日，原计划不大战而夺平津的打算，已不能实现。但日军并不慌张，他们此时已完成了战斗布置，可以大干了。
宋哲元转变态度，命令备战布防，使二十九军官兵兴奋异常，消极被动的沉闷空气一扫而光。各部队积极奋战，只待进攻的命令到达，冲入敌群，雪耻复仇。秦德纯很快制订了收复丰台的战斗计划，随即付诸实施。
25日，在廊坊战斗爆发的同时，二十九军何基沣旅附炮兵一个营，乘敌不备，向丰台发起了猛攻。战士们压抑在心头多日的愤恨，像火山一样爆发了。他们冒着枪林弹雨勇敢冲杀，整个上午，战斗进行得十分顺利。到中午，我军已收复丰台大部。只是丰台东南端一隅，有一部分日军，凭借坚固的工事作拼死挣扎。收复丰台的胜利消息传到北平，欣喜若狂的人们拥上街头，点燃鞭炮，以示庆贺。北平城欢声雷动，像过节一样热闹。
但是，收复丰台之战只是一次临时安排的局部反攻战，没有全局的策应计划，没有兄弟部队的增援，也没有阻击外围日军的计划安排。进攻丰台的部队经过10个小时的激战，疲惫不堪，加之伤亡甚众，战斗力锐减。又因得不到增援而没能一鼓作气攻下丰台东南的日军阵地。日军的增援部队从天津一路绿灯开到丰台，下午4时，他们和丰台负隅顽抗的日军相互配合，一齐发起反攻，不久，又占领了丰台，二十九军功败垂成。
26日，宋哲元一面召见外交部特派员孙丹林，告以“战事恐不能免，外交大计仍应由中央主持”；一面安排军事部署，他对一四三师师长兼察哈尔省政府主席刘汝明说：“子亮（刘汝明字子亮），你赶快回去（指察省），照计划做，8月1日行动。”
26日上午，华北驻屯军向参谋本部申请使用武力。参谋本部立即同意对二十九军“坚决予以讨伐”。
下午，北平特务机关长松井太久郎代表香月清司来到东城铁狮子胡同求见宋哲元。
宋哲元知道日方此行不善，派张维藩代见。松井呈递一份华北驻屯军向二十九军发出的最后通牒，通牒蛮横要求我军将“驻卢沟桥及八宝山附近之第三十七师，促其于27日正午以前，退至长辛店，又将北平城内之第三十七师与西苑之该师部队，同时退往平汉路以北区域，至本月28日正午为止，须迁至永定河以西之地带，嗣后仍须将此项军队运往保定方向”。如果中国方面不按此办理，日军就要采取“独自之行动”，而且要中国军队负一切责任。
读了这份充满挑衅口气和火药味的通牒，宋哲元感到日军大举进攻已迫在眉睫，和平之门已最后关闭，除了奋起抵抗外，别无他途可走。他命令秦德纯马上退回通牒，拒绝日本侵略者的要求。秦德纯退回通牒，同时提出了口头抗议，限日军立刻退出北平城。双方辩论了3个小时之久，松井临走前恶狠狠地说：“条件接受当做，不接受亦当如此做。”秦德纯大怒，说：“吾人可在枪炮上见面！”松井见威胁不成，就把通牒往地上一扔，气势汹汹地走了。
26日，华北驻屯军第二联队第二大队500余名日军，由大队长广部率领从天津经廊坊，在下午2时赶到丰台，随即换乘26辆大卡车，径直开往北平，下午7时许抵达广安门。他们谎称是日本使馆的卫队，从野外演习归来，企图强行闯人北平城。
广安门守军二十九军一三二师第二十五独立旅第六七九团刘汝珍部的一个连队当即关闭城门，拒绝日军进城。
被阻于城外的日军坚持要进城，并气势汹汹地摆出了一副攻城的架势。
宋哲元闻报即令刘汝珍团备战。守城官兵士气大振，随即将城门慢慢开启，诱敌进城。轻狂傲慢的日军以为中国军队又一次妥协，便毫不犹豫地鱼贯而入。当日军车队半数进入城门后，刘团官兵出其不意地向敌人车队猛烈开火，两军发生了战斗。由于中国守军居高临下位置有利，加以主动出击，火力猛烈，日军顿时陷入混乱，遭到相当损失。
香月清司对日军在广安门受挫和最后通牒遭宋哲元拒绝十分恼怒，在日本当局授意下，于27日中午下令向中国军队发起总攻。只因北平城内日本侨民未能按计划全部撤出，进攻时间又改为28日开始。但局部的进攻已经拉开了战幕。
27日晨3时，日军向驻扎在通县和团河的中国军队突然袭击，双方激战到上午11时，中国军队寡不敌众，突围撤退，通县、团河均告失守。平津局势危若累卵。
连日来，国民党政府与华北当局一样，感到和平解决已无希望。统帅部一面命令在日本内地的情报人员加紧侦察，一面加紧作战准备。至24日止，已从国外购进柴油数百万加仑，100万人半年用军粮也在加紧采办。
统帅部还决定，7月底以前完成下列事项：各总分库弹药按计划搬运完毕；第一线兵团按新颁战斗序列到达指定位置；大本营、各级司令部及铁道运输司令部秘密成立；兵站开始设置。迄26日，除平津的二十九军外，国民党已有5个师集中于沧（州）保（定）线，以此处为掩护集中地；另外5个师正向德（州）石（家庄）线紧急调动，并以此处为援军主力集中地。鉴于二十九军与日军的混战已经开始，而两个集中地域距平津过远，统帅部决定将沧保线部队推进至永定河沿岸，以便增援北平，将主力集中地域则推至沧保线。
27日，首都南京的气氛更显紧张。蒋介石下令政府各部、院、会实施动员演习，并准备迁地办公；中央所属兵工厂、仓库准备疏散；兵工署着手与法国、比利时接洽，购买弹药。另外，何应钦还特命交通部致电李宗仁、白崇禧调查越南海防经镇南关（今友谊关）到内地的交通情况，以备香港不测时，将海防作为国际交通线中转站使用。同日，蒋介石致电宋哲元，命令“先应固守北平、保定、宛平各城为基础，切勿使之疏失。保定防务应有确定部队负责固守”。
当天深夜，日军开始向南苑、北苑发起进攻。宋哲元与二十九军将领一致表示，决心固守北平，誓与城垣共存亡。随后，通令二十九军奋勇抵抗，并向全国各界发表了自卫守土通电：哲元自奉命负冀察军政之责，两年来以爱护和平为宗旨，在国土主权不受损失之原则下，本中央意旨，处理一切，以谋华北地方之安宁，此国人所共谅，亦中日两民族所深切认识者也。不幸于本月七日夜，日军突向我卢沟桥驻军袭击，我军守土有责，不得不正当防御；十一日双方协议撤兵，恢复和平，不料于廿一日炮击我宛平县城、长辛店驻军，于廿五日夜突向我廊坊驻军猛烈攻击，继以飞机大炮肆行轰炸，于廿六日晚，又袭击我广安门驻军。廿七日早三时，又围攻我通县驻军，进逼北平，南北苑已均在激战中。似此日日增兵，处处挑衅，我军为自卫守土计，除尽力防卫，听候中央解决外，谨将经过事实，掬诚奉闻，国家存亡，千钧一发。伏乞赐教，是所企祷。在发表自卫守土通电的同时，宋哲元下令设立北平城防司令部，令冯治安为城防司令，配备了城防部队，准备固守北平。这天晚间，又派冀察政务委员会委员戈定远星夜奔赴保定，催促孙连仲、万福麟等督师北上，协同作战。
宋哲元守土抗日的最后抉择表明，他的对日妥协是有限度的。在和、战的最后关头，宋哲元坚持了民族气节和爱国立场，毅然踏上了抗日卫国的正义之路，这是应当充分肯定的。但是，由于前阶段因循坐误，错失良机，二十九军明显备战不足，完全处于被动地位；而日军进行了20天的战争准备，一切都已部署完毕。侵略者当然不会再给二十九军一点点备战时间。就在宋哲元发表通电几个小时以后，即28日凌晨2时，松井打电话通知宋哲元：二十九军“履行协定毫无诚意和不断地挑衅行为”，日军“早已不能忍受”，日军“决不能宽恕”二十九军，因此要“采取独自行动”了，“劝告你立即全部撤出城内军队”。上午8时，香月清司指挥华北驻屯军向平津地区的中国军队发动了全线攻击，二十九军被迫在各个战场进行顽强反击，战火很快燃遍了平津。