同時古北口還是從東北進入河北平原直線距離最短的關口，是爲遼東平原和內蒙古通往中原地區的咽喉要道。
而對於已經實現半機械化的日軍來說，對鐵路和公路極度依賴和看重，加之由於其戰線拖得過於漫長，大量後勤物資也必須通過火車或汽車運輸才能做到及時有效的補給。
所以，不論日軍在東三省還是在熱河發起進攻的路線，自始至終都是圍繞先佔領鐵路和公路沿線的樞紐和重鎮來展開的。
而此次長城抗戰也不例外，對於古北口的進攻，關東軍大本營更是派出了日軍一個整編師團——第8師團以及騎兵第3旅團。
要知道這個時期的日軍關東軍，總兵力也就3個師團加上幾個混成旅團和若干守備大隊，不到10萬人的兵力。
除了第7師團負責留守錦州，看住東北的大門外，相當於是派出一半以上的兵力攻擊古北口，可見其對古北口的重視程度。
當然，此時的日軍重視古北口也是因爲古北口到承德的公路運輸便捷，更加有利於大部隊和重型火炮的運輸和展開。
甚至他們還狂妄的認爲，用日軍1個師團的全部兵力來攻擊一個小小的關口，就是要以雷霆萬鈞之勢一鼓而下，徹底擊碎中國方面抵抗的決心。
而中國方面對於古北口的重要性更是不言而喻。
爲此，南京方面派出了當時全中國最精銳的中央軍，由第25師關麟徵部、第2師黃傑部和第83師劉戡部組成新編第17軍，也稱17軍團，由軍團長徐庭瑤率領抗敵。
當時這些中央軍都在春暖花開的南方，接到命令後，根本來不及整補就星夜兼程乘坐火車奔赴北方前線。
到達北平的時候，沒想到北方的天氣依然十分寒冷，將士們穿的都是單衣草鞋，後在愛國人士組織的抗日後援會幫助下，將士們穿上了棉大衣和布鞋，並且得到了很多挖掘防禦軍事陣地的工具，這才解決了他們的燃眉之急。
這時駐守古北口的東北軍第67軍王以哲部已經在古北口與日軍血戰多日，東北軍損失慘重，士氣低迷，戰線岌岌可危，急需援兵支援。
軍團長徐庭瑤命令剛換上棉衣的25師作爲全軍先鋒星夜馳援。
25師第一次施展其千里奔襲的本領，七天時間行軍九百公里，於3月10日凌晨趕到了古北口前線。25師也由此被稱爲“千里駒師”。
而此時駐守古北口的東北軍王以哲部已經和日軍血戰4晝夜，這在當時的東北軍中是不多見的英勇抗敵的戰例。但是由於損失太過慘重，士氣低落的東北軍已經於25師趕到之前自行撤離。
古北口陣地陷入了一片混亂之中，日軍第8師團則趁機發起進攻，古北口城關便被日軍攻佔，倉促投入戰鬥的關麟徵只得下令在關南構築二道防線。
25師趕到剛剛3個小時，日軍便對古北口發動了進攻。敵機成羣結隊飛來，對我方陣地狂轟濫炸，成串的炮彈落向城頭、山溝，炸得城崩巖裂，樹斷石飛。
在雙方交戰之時，關麟徵率領師部特務連親臨一線，結果不慎被日軍擊傷，時任副師長的杜聿明接替關麟徵指揮作戰，險而又險的擊退了日軍進攻。
3月12日，古北口之戰進入白熱化階段，第25師的通訊線路被完全破壞，前線各部與師指揮所失聯，國軍陣地也被日軍突破而一分爲二。
日軍對我軍陣地發起了猛烈的進攻，第25師誓死血戰日寇。
激戰三天後，我軍死傷過半，低級軍官幾乎損失殆盡，傷亡約4000餘人，擊斃日軍約2000餘人，戰鬥十分慘烈。
在日軍優勢兵力和飛機大炮的連續攻擊下，杜聿明最終放棄了古北口，退守距離古北口約五公里處的南天門。
徐庭瑤令第2師黃傑部接替第25師駐守南天門防線。
3月20日晚間，日軍第8師團開始進攻南天門，第2師與日軍激戰五個晝夜，由於我軍死傷慘重，難以支撐，劉戡的83師頂替第2師繼續與日軍拼死血戰。
又激戰三晝夜，陣地上所有的軍事工事都被日軍的大炮飛機夷爲平地，我軍傷亡慘重，不得不退守石匣鎮。後石匣鎮失守，我軍又退往密雲防守。
古北口一戰，爲時兩個月。
在這節節敗退，節節抵抗中我軍傷亡共一萬餘人，日軍傷亡五千餘人，被日軍驚呼爲“激戰中的激戰”。
要說古北口抗戰，17軍的將士們不可謂不英勇，也不可謂不愛國。
甚至在軍長徐庭瑤命令25師撤退休整後，但將士們不想在這時候撤退，就對代師長杜聿明說：“我們當初來古北口，就沒打算活着回去，現在死了這麼多兄弟，鬼子也沒打完，我們怎麼能回去！”
杜聿明強忍熱淚，說：“弟兄們，我們撤退不是不打鬼子，而是喫飽喝足了好有精神更痛快地打鬼子！你們想打仗怕什麼，這仗兩三年也打不完，只要沒死，就一定有你們打的！”
他們在後無援兵的情況下，以一軍4萬多人的兵力，抵抗了得到飛機大炮和坦克支援的日軍第8師團和一個騎兵旅團3萬多精銳部隊的攻擊達2個月之久。
但是，縱觀整個戰役過程，17軍除了英勇無畏和捨身報國的精神外，在戰術上基本沒有什麼值得稱道的地方。
首先是由於南京方面和北平軍委會抱着與敵媾和的心態，生怕過分刺激到日軍，從而引發更大規模的戰爭，就嚴令17軍將士不得主動攻敵，等於是自縛手腳與最兇殘的敵人搏殺，不輸纔怪。
……
注：老山專門用兩個章節描寫古北口戰役並不是爲了水文，而是古北口戰役確實是整個長城抗戰中最慘烈而悲壯的戰鬥，國軍第17軍的頑強英勇和付出的犧牲，值得後人銘記。