綏遠位於中國北部，是日本擴張侵略野心，徵服中國乃至稱霸世界努力爭取的戰略要地之一。
1936年春，日本帝國主義指使偽滿軍侵佔中國察北6縣。與此同時派遣大量日軍軍官擔任偽軍部隊的訓練和作戰指揮，補給偽軍大批軍需品，令附敵的蒙族德王（德穆楚克棟魯普）所部駐嘉卜寺，李守信部駐張北及廟灘，王英部駐尚義，偽蒙古軍第七師駐百靈廟，並抽調偽滿騎兵5000人由熱河東部開駐察北多倫、平定堡地區，企圖集中兵力侵佔綏遠。
6月，日本派關東軍參謀長坂垣徵四郎「訪問」綏遠。綏遠省政府主席兼第三十五軍軍長傅作義，在省政府接見坂垣。坂垣徵四郎要傅「改善」日、華關係，並表示日本將給予全力支持。傅作義正告坂垣說：華北是中國的領土，絕不許任何人出來搞一個獨立局面。內蒙和綏遠都是中國的領土，不許任何人來分割獨立，也不許任何人來侵佔蹂躪。坂垣的離間陰謀未能得逞，第二天只得掃興而去。
8月7日，偽蒙軍李守信部約2萬人進犯綏東陶林。8月10日，日軍由熱河開抵張北。8月14日，毛澤東致電傅作義，指出：「邇者李信卓什海（卓什海即卓特馬札普，當時任偽蒙古軍副司令—引者）向綏遠進迫，德王帝不啻溥儀，蒙古傀儡國之出演，咄咄逼人。日本帝國主義臥塌之側，豈容他人鼾睡！先生北方領袖，愛國寧肯後人！保衛綏遠，保衛西北，保衛華北，先生之責，亦紅軍及全國人民之責也。今之大計，退則亡，抗則存；自相煎艾則亡，舉國奮戰則存。」他還指出：「近日紅軍漸次集中，力量加厚，先生如能聯魏毅然抗戰，弟等決為後援。」毛澤東希望能互派代表，速定抗日救亡大計。傅作義得此信後，益加堅定了抗日救亡的決心。8月15日，偽軍進犯集寧，遭到傅作義部的堅決反擊。
11月5日，日本侵略者在嘉卜寺召開侵綏軍事會議。會議由日本關東軍派遣的特務機關長田中隆吉主持，參加人員有：德穆楚克棟魯普、李守信、王英以及卓古海、張海鵬等。會議於11月7日閉幕，決定以王英、李守信兩部為主力進犯綏遠。會後關東軍派出飛機多架集結於張北及商都機場，每天飛到綏東及武川一帶，進行偵察活動。敵偽總兵力號稱4萬。傅作義得知上述情況後，決心奮起抗擊侵略者。他對各界人士發表談話指出：蒙奸德穆楚克棟魯普和李守信，匪首王英等，既已決心背叛祖國，甘心出賣國家民族，認賊作父，妄圖進犯綏蒙邊疆，我們自應不計任何犧牲，堅決進行反擊。我們一定要作好一切準備，為完成抗戰救國的偉大任務而奮鬥。11月8日晚，傅作義在總部會議室召開營長以上軍官秘密軍事會議，商討抗戰對策。確定綏東紅格爾圖方面的作戰，由第二一八旅旅長董其武負責，進擊綏北之敵的任務，由第二一一旅旅長孫蘭峰負責。
11月12日，日本侵略者命令王英為前敵總指揮，率領石玉山、楊守城兩個騎兵旅及金甲三步兵旅和兩個炮兵連等部，向紅格爾圖進犯。日軍還派出飛機3架轟炸紅格爾圖守軍陣地，掩護偽軍進攻。
紅格爾圖是綏遠省陶林縣北面160裡的一個不大的村鎮，居民約百餘戶，是綏北的門戶，具有重要軍事價值。防守紅格爾圖的中國軍隊，僅有一個步兵連、兩個騎兵連，另有當地自衛隊百餘名。11月13日夜，敵偽先頭部隊同守軍發生前哨戰鬥，被守軍擊退。14日上午8時，日偽軍千餘名，在日飛機大炮掩護下猛烈進攻。守軍奮勇抵抗，戰至下午5時，將敵擊退。15日晨6時，日本特務機關長田中隆吉親自指揮李守信的偽騎兵第二師尹寶山部，王英的石玉山、楊守誠兩騎兵旅、金甲三步兵旅共5000餘兵力，在野炮、裝甲車、飛機掩護下，向紅格爾圖守軍陣地輪番轟炸，猛烈攻擊，先後衝鋒達7次之多，戰至下午6時，又被守軍擊退。這一天守軍英勇抗擊，軍民戮力同心，戰鬥情緒極為高漲。當地群眾幫助守軍修工事，抬傷兵，運子彈，送水送飯，激勵士氣。15日晚，中方騎兵第二團兩個連星夜馳往增援，守軍士氣更為高昂。16日至18日，日偽軍連續猛攻，均未得逞。守軍陣地堅固，官兵抱著誓與陣地共存亡之決心，個個英勇奮發，越戰越強，不時跳出戰壕，同敵軍拼殺。日偽軍死者遺屍遍地，生者狼狽逃竄。
當戰鬥激烈進行時，傅作義親往集寧前線指揮，令董其武率部突襲日偽軍。19日晨2時，董指揮3個步兵團、1個騎兵團及炮兵營等部，圍殲日偽軍。敵倉促應戰，激戰至拂曉，狼狽潰退。紅格爾圖戰役自11月13日開始至19日結束，戰鬥7晝夜，打退了日偽軍的進攻，摧毀了田中隆吉和王英的指揮所，繳獲大量軍用物資。王英連自己乘坐的馬車也未及帶走。
紅格爾圖戰役的勝利，大大鼓舞了中國軍隊的士氣，為爾後收復百有的材料認為，紅格爾圖作戰時前線總指揮為彭毓斌，董其武為副總指揮；百靈廟作戰時前線總指揮為孫長勝，孫蘭峰為副總指揮。靈廟之戰打下了勝利的基礎。
紅格爾圖戰役後，日偽深恐中國軍隊搗毀其偽政權，除派王英部進佔大廟，增強百靈廟外圍防禦力量外，並令偽蒙軍第七師在百靈廟構築工事，積極備戰。決定再增派日本軍官200餘人，補充各偽軍部隊任指導官。另外，還擬抽調偽滿及日軍一部，由赤峰開往多倫、商都、百靈廟等地，待機進犯綏東、綏北。
百靈廟是綏遠省烏蘭察布盟草原上的一個有名的太廟，在綏遠省會歸綏城西北340餘華裡，地勢險要，建築宏偉，四周群山環繞，兩旁各有小河一條（一為女兒河，一為百靈河），南通歸綏、包頭，東連察哈爾，西達寧夏，西北沿草地可抵新疆，北與外蒙接壤。百裡之內，都是一片起伏不平的曠野草原地帶，人煙稀少，無水可吃，唯獨這個廟上有水，所以這裡便成為綏遠北部的宗教、經濟與交通中心。廟內經常有喇嘛五六百人，廟東是商業區。蒙奸德穆楚克棟魯普投靠日本侵略軍後，即企圖以百靈廟為其在綏遠北部的根據地。
日軍在這裡駐有特務機關長勝島領導下的軍事人員。他們把百靈廟這個地方作為進攻綏遠的基地，運來大批糧秣彈藥。偽蒙軍李守信部騎兵約3000人，在周圍山上築有工事。
傅作義得知敵人的企圖後，決定在敵偽發動進攻前，以遠距離奔襲戰術，先發制人，出敵不意，將百靈廟收復，以毀其巢穴，破壞其狂妄計劃，保衛國土。傅在歸綏新城召開的軍事會議上決定，集中3個騎兵團、3個步兵團及炮兵、裝甲車分隊一部，由騎兵第二師師長孫長勝、步兵第二一一旅旅長孫蘭峰，分別任前敵正副總指揮，進行收復百靈廟的戰役。會後，各參戰部隊即向百靈廟以南35公裡的二分子鎮附近集結。11月23日夜，各部隊官兵鬥志昂揚。冒著零下20度的氣溫和沒膝的積雪，開進至敵軍陣地前沿，於24日零時開始攻擊。由於部隊行動秘密，日偽軍事前毫無察覺，聽見槍聲才慌忙進行抵抗。正當進攻部隊向縱深突擊時，日本特務機關長勝島角芳親自拔刀督戰，並向女兒山陣地增加輕重機槍10餘挺，以猛烈火力阻止突擊部隊前進。前敵總指揮部為爭取拂曉前殲滅該部敵軍，避免天明後敵地面和空中增援趕到，即令山炮營向前推進，集中火力摧毀女兒山敵機槍陣地，裝甲車掩護步兵攻擊前進。不料正行進中，最前面的裝甲車兵駕駛兵被敵彈擊中身亡，第二輛裝甲車被敵用手榴彈炸毀，駕駛兵受傷，這個受傷的駕駛員，冒彈爬進第一輛裝甲車，開足馬力向敵猛衝。繼而攻擊部隊6輛滿載步兵的汽車也由土山口衝入。敵軍不支紛向廟內敗退，攻擊部隊跟蹤衝入廟內。敵陣地不久即被摧毀，裝甲車及步兵由東南土山口衝入，這時騎兵團亦攻佔北山，控制了飛機場，並將敵後路切斷。此時，偽蒙軍官兵20餘人在戰場起義，調轉槍口向日軍指揮官射擊。勝島角芳和偽蒙軍師長穆克登寶見大勢已去，慌忙乘汽車逃竄。攻擊部隊乘敵混亂，展開分割包圍。激戰至24日上午，全殲日偽軍，收復了百靈廟，共斃敵偽300餘人，其中日軍20餘人，傷敵偽600餘人，俘敵偽400餘人，繳獲大量武器裝備。
12月3日，日偽軍集中4000餘人反攻百靈廟被守軍擊潰，斃傷日偽軍500餘人，俘敵200餘人，並擊斃其副司令雷中田。日偽軍兩次戰役失敗後，王英部大部分官兵深感跟著匪首王英投靠日本帝國主義當漢奸，出賣國家民族，遭到國人的唾棄，毫無出路，故多數都想脫離日偽，回返祖國懷抱，並與我方秘密聯繫，接洽投誠。金憲章、石玉山兩旅，乘中國軍隊擊退日偽反攻之機，於12月8、9兩日，先將在該部的日軍指導官小濱大校等30餘人全部處死，將偽蒙騎兵第七師穆克登寶殘部悉數解決，並將該部的槍械、彈藥以及一切軍用品全部繳獲，全部開往指定地點集結，於10日正式通電反正。這兩個旅共有步、騎兵10個團，反正後即開往綏北烏蘭花一帶，整頓改編。
這時，傅作義決意乘勝收復大廟，徹底肅清大青山以北日偽軍一部，因而令騎兵旅經烏蘭花向大廟逼近。12月9日，金憲章、石玉山兩部反正後，傅作義即下令圍攻大廟，殘餘日偽軍部隊如驚弓之鳥，稍一接觸，即向草地潰退。中國軍隊除派騎兵一部跟蹤追擊外，於當日上午10時，收復了日偽進犯百靈廟的根據地大廟。至此，百靈廟戰役全部結束。
12月17日，匪首王英部所屬安華亭、王子修兩旅長也率部反正，開至興和縣榆樹鄉一帶集結待命。
收復百靈廟的消息傳到全國各地，各報紙紛紛刊發號外，人心振奮，萬眾歡騰，各地人民發起了援綏抗日運動。國內外向綏遠前線抗日將士祝賀與慰問的電信，如雪片飛來。北平、上海、天津、西安、武漢等大城市的人民團體代表，攜帶慰問品和捐款，到前方慰勞軍隊。
綏遠抗戰初期，凊華、燕京大學代表團在文學院長梅令貽、著名教授朱自清的率領下，前往綏遠慰問；明確表示：「以前為內戰犧牲之士兵亦不在少數，然後方民眾從未慰問過，因為那是無價值的內戰；這次則是為民族生存而戰，為民族爭人格而戰，所以我們前來慰問。」北平的學生們致電國民黨政府，為傅作義將軍請求嘉獎。清華、燕京等校學生還發起一個「萬件皮衣」運動，為綏遠抗日將士募捐、縫製寒衣。在上海，35種雜誌聯合發起了「以一日援綏」的募捐活動。一位東北軍官遺孀，捐出家裡資財數十萬以作援綏抗戰款。在山東，孔子的後代、年僅10歲的女孩孔德恭在捐款附言中寫道：「吾兄德成已節用捐款，我亦中國一分子也，殺賊無力，保國有心，附國幣伍元。」海外僑胞也積極援助綏遠抗戰。當時吳玉章主辦的《救國日報》曾作為旅歐華僑捐款的聯絡點。11月20日，倫敦華商協會匯來2000元捐款，辦理手續的中國銀行職員又添加了自己的「一日援綏款」匯至綏遠。到12月底，各地匯至綏遠的捐款300萬元以上，相當於綏遠平時一年的軍費。處於抗戰前線的綏遠人民，除了踴躍參軍參戰外，還積極參加了援軍、醫院護理工作和募捐活動。全國的婦孺老弱，無不在援綏抗戰運動中表現了自己的愛國主義熱情。
就是國民黨、國民政府中一些愛國的上層人士，也積極支持和聲援綏遠抗戰。監察院院長于右任致電傅作義說：「我兄森然守土之責，督率敵愾之師，迭挫敵鋒。」孫科、張繼等在救國會的推動下，發起了援綏抗日運動，在南京召開了各界人士參加的援綏大會，宣告成立「首都各界援綏後援會」，使南京的救國運動出現了新高潮。
各省的實力派人物也積極支持綏遠抗戰。西北的張學良、楊虎城在西安組織了抗日援綏第一軍團，12月17日通電傅作義「克日誓師北上」。
楊虎城將軍的夫人謝葆貞還親自任西安綏靖公署暨十七路軍眷屬募捐分團主任，三天就募捐到7000元。山西的閻錫山遵照其父命，將87萬元遺產捐作援綏抗日戰款。西安事變後一度主政的孔祥熙也致電傅作義，稱綏戰「敵愾同讎，當為天下共見」，並在各方的呼籲下，一再追加綏戰軍費。在綏遠抗戰中激發的民族大義，更是可歌可泣，感人肺腑：綏東剿匪司令達密蘇凌原為德王的至親好友，但在日偽進犯綏東時，出於「千萬不能丟了國家一寸土地」的炎黃子孫的愛國情感，毅然站到了祖國一邊，率部參加了保衛紅格爾圖戰役。共同的抗日要求，既把蒙漢人民的命運聯在一起，也把全國人民的命運聯在一起。在日商紗廠比較集中的上海與青島，都因抗議日寇侵綏而爆發了五卅運動以來規模最大的罷工鬥爭。此外，當時綏遠地區雖然戰火紛飛，但有許許多多的青年學生、文化團體及文藝界知名人士如呂驥、張瑞芳、陳波兒等前來綏遠慰問和進行戰地宣傳。
11月21日，毛澤東、朱德在發給傅作義的賀電中說：「足下孤軍抗日，迭獲勝利，日偽軍不能越雷池一步，消息傳來，全國歡騰，足下之英勇抗戰，為中華民族爭一口氣，為中國軍人爭一口氣」。12月1日，中國共產黨中央及中國蘇維埃中央政府發出《關於綏遠抗戰通電》。同日，毛澤東、朱德等致書蔣介石，提出「化敵為友，共同抗日」。
綏遠抗戰的勝利是中國軍隊自1933年長城抗戰以來的第一次勝利，極大地鼓舞了全國人民的抗日鬥志。