1933年3月3日，熱河最高行政長官湯玉麟棄城逃跑。日軍第8師團川原挺進隊，翻山越嶺，漏夜前行。於4日清晨，僅以110人的小隊，進入承德，控制了全市，熱河隨即宣告失守。熱河失守，舉國譴責，人人悲憤。
日軍攻下熱河後，繼續南下，兵鋒直指古北口。堅守在古北口的中國守軍第76軍107師（師長張正枋）和第17軍25師（師長關麟徵）率部與日寇血戰7晝夜，最後傷亡慘重，被迫撤退到南天門一線，古北口失陷。
為阻擊日寇南侵步伐，第17軍軍長徐庭瑤即刻調第2師，於12日抵達石匣接替傷亡慘重的25師防守南天門。抵達陣地後，軍長徐庭瑤立刻將全師人馬集合在黃土梁、南天門垣八道樓子一帶。
日軍第8師團攻下古北口後，繼續大量增兵，並且揚言一個星期拿下南天門。此時日軍兵力已經達到1個師團，日軍師團長西義一中將親臨指揮，誓要拿下南天門。
4月16日，日軍糾集起12架飛機，10餘門大炮輪番對南天門及石匣、密雲一帶陣地發起猛烈轟炸。日軍炮彈密如雨點，煙火瀰漫，沙塵蔽空，5晝夜經久不息。僅第2師第11團堅守的左翼陣地八道樓子，5天之內落下炮彈3000多發，工事都被日軍炮火擊毀。
奉命堅守在八道樓子的第11團用機槍、手榴彈多次打退日軍進攻，用犧牲換陣地，一直將日軍拖在八道樓子5天。在南天門血戰之時，堅守在密雲的107師也與日軍交上了火，打得難解難分。
24日，徐軍長調第4旅旅長鄭洞國率領第8團來援八道樓子。日軍集中2個聯隊圍攻八道樓子，守軍雖然頑強血戰，但奈何日軍炮火優勢明顯，激戰到28日上午，守軍全部撤到南天門主陣地附近繼續戰鬥。
29日以後，日軍僅以大炮轟擊陣地，並派出小股部隊進行偷襲。
5月10日夜晚，日軍第31、32兩個聯隊5000多人，向南天門附近的陣地發起夜襲。徐軍長緊急調來第83師增援，83師補充團開到陣地後便與日軍發生激戰，損失慘重。凌晨5點，日軍以6輛坦克為前鋒，攻上了上店子陣地，威脅第2師側背。
凌晨7點，日軍再出動8架飛機飛到第2師、第83師上空轟炸，日軍步兵趁機衝入南天門陣地，雙方陷入混戰狀態。
上午8點鐘，日軍集中30餘門大炮協同步騎聯合兵2500多人，攻擊南天門左翼筆架山。第38師494團竭力抵抗，激戰至中午時，團長魏威受重傷，團附汪興稼陣亡，全師傷亡三分之二，被迫撤下戰線。
第83師潰退後，第2師迅速分兵接防第83師的陣地。11日午後，日軍猛攻第2旅鄭洞國的磨石山一帶陣地。日軍以坦克15輛，山炮20門猛攻陣地，日軍雖猛，但守軍人人視死如歸，殺退日軍10多次衝鋒。二營長聶新、吳徵超中彈犧牲，遺骸被日軍炮火擊毀，化為烏有，全旅陣亡3000人。
12日下午3點，日軍攻破第2旅陣地，堅守南香峪陣地的第4團第9連全部陣亡，大炮被毀4門。13日，第2師收縮兵力，沿南天門主要陣地一線阻擊日寇。
14日拂曉，日軍2000多人在空軍掩護下向潮河右岸發起進攻，日軍坦克20多輛攻上河灘，衝向南天門。
徐軍長此時已無兵可調，只得將第2師連同退守的第25師與日軍血戰。 激戰終日，終於將日軍擊退，沿河灘邊到處都是日軍屍體。
不久後，日軍再次增兵，守衛南天門的3個師，第25師、第2師和第83師傷亡頗重，徐軍長不得不下令各部撤出陣地。隨後，第2師調往密雲整補，第83師和25師大部掉入北平守城。
南天門之戰，守軍3個師血戰日軍精銳師團一個月，斃傷日軍5000多人，創造了日軍自九一八以來的最大傷亡數字，打破了日寇七天拿下南天門的美夢。守軍傷亡上萬人，雖然最後陣地還是被日軍攻破，但他們誓死殺敵的精神，依然值得後人銘記。