1937年7月8日晨5时30分，日方谈判代表尚在宛平城内，日军已经迫不及待，向宛平城发起了进攻。开始用大炮轰击，炮弹呼啸着飞过城墙，首先炸毁了营指挥部，继之轰击城墙，并击毁城东顺治门城楼。
秦德纯、冯治安、张自忠等召开紧急会议发表声明：
“彼方要求我军撤出卢沟桥城外，方免事态扩大，但我方以国家领土主权所关，未便轻易放弃，徜彼一再压迫，为正当防卫计，当不得不与竭力周旋。”
同时二十九军军部发出命令：
“卢沟桥即为尔等之坟墓，应与桥共存亡，不得后退。”
在这之前，凌晨3时半，二十九军司令部得知日军主力向卢沟桥方向前进时，秦德纯曾指示宛平城守军：
“保卫领土是军人天职，对外战争是我军人的荣誉，务即晓谕全团官兵，牺牲奋斗，坚守阵地，即以宛平城与卢沟桥为吾军坟墓，一尺一寸国土，不可轻易让人。”
同时，在山东乐陵老家的宋哲元也来电命令“扑灭当前之敌”。
宛平城守军，冒着敌人的炮火奋起还击，士兵们沉着应战，待日军接近有效射程内，以快放齐放猛烈射击。
城内居民没有人惊慌失措，争先恐后向城上阵地的部队运送弹药。
日军进攻的枪炮一响，正在宛平城内与日方调查谈判的王冷斋县长便严词质问樱井等日方人员。樱井支支吾吾地说：
“开枪或出于误会，当努力于此事的调解，勿使扩大。”
宛平城的战斗打了一个小时，日军伤亡惨重，还在原阵地不动，未能进前一步。樱井等登城“调查”，见对日军非常不利，以调解为名，手持白旗，要求日军停止射击。
此时大雨还在如注而下，枪声渐渐地停了下来。雨水冲洗着战地硝烟，宛平城随之慢慢地清晰，依然屹立在永定河畔。
团长吉星文曾感慨评议说：“这次士气的旺盛，较前喜峰口作战时尤甚。因为士兵们含垢忍辱，已非一天，这一口郁积在胸中的气，无缘发泄，所以大家听说打日本，个个都纵身跳起来。士兵们看了阵亡的同伴，一点也不悲伤，只是咬紧牙关，急步向前，带伤的就是命令他退后，也不掉转头来。”
5时30分，就在日军进攻宛平城同时，日军第三大队主力部队在大队长一木清直的率领下，排成四路纵队，气势汹汹地径直向铁路桥和回龙庙的中国守军扑去。
铁路桥头守军一个排，由排长李毅岑率领。当金振中营长得知日军大队人马从丰台向宛平开来时，抽调预备队十连沈忠明排火速赶至铁路桥东头和回龙庙阵地，协助李毅岑排守卫桥头。并命令，“严加防范，如日军来犯，坚决予以回击１
夜雨不停，李毅岑得知日军进攻宛平消息后，全排33名战斗员，自深夜2时即进入守卫桥头的堑壕，沈忠明增援后，调整部署李毅岑排退入掩体略息，沈排进入阵地。此时，堑壕已成水沟。黎明，大雨如注。大雨之中，在向东的警戒方向出现大队日军。排长沈忠明跳出堑壕，站在掩体前伸出右手制止日军进入警戒线。日军官扬言搜寻失踪士兵，未答话几句，日军突然开枪射击，沈忠明排长中弹当场牺牲。此时，守军80名战斗员已经做好准备，双方都立即开枪。日军枪约500支，守军机关枪6挺、步枪60条，顿时枪声响成一片，继之出现手榴弹声。顷刻日军冲入守军阵地，守军剩下的士兵又抡起大刀与敌展开了肉博战。15分钟后，寂静下来。铁路桥失守，守军两个排的士兵全部战死在桥头阵地。铁路桥左侧回龙庙阵地自然也落入敌手。铁路咽喉被日军占领。继之，日军以兵出永定河西岸。已经抄宛平后路，宛平城将成四面被围的孤城。但因日军兵力不足，未敢进攻预备队阵地和袭击长辛店的军火仓库，只得暂时停下来等待援军。
清晨7时30分，华北驻屯军司令部对驻天津的各部队下达准备出动的命令，并命令在秦皇岛检阅部队的河边正三旅团长马上返回北平。
9时，华北驻屯军军部命令牟田口：
一、我军要确保永定河东岸卢沟桥附近。二、步兵旅团应解除永定河东岸卢沟桥附近中国军队的武装，以利于事件的解决。下列部队中午由天津出发经去通州公路到达通州时，受你指挥：
步兵第一联队第二大队（欠步兵2个小队）。
战车一中队。
炮兵第二大队。
工兵一个小队。
牟田口接到命令后，于9时25分命令副联队长森田：“指挥一木大队，对卢沟桥中国军队提出，要求撤退到永定河西岸，如果需要，解除中国军队武器，占领卢沟桥。华北驻屯军有这种意图，请迅速执行。”
森田马上向中方提出交涉要求，林耕宇和寺平随即立缒城而出与森田面谈。但是，日方提出的要求，中方不能接受。森田再度命令攻打宛平城。枪声一响，马上遭到守军猛烈回击。
当日（7月8日）下午1时，牟田口大佐从北平到达宛平城东的一字文山前线，亲自指挥作战。一字文山是什么地方？一字文山，就是前面所提到的大枣山，也叫大枣园或沙岗。在宛平城东约1公里，属沙岗村地界。过去这里风沙较大，在村东积成一连串的沙丘，后来乡民植枣树，所以称大枣园或大枣山。一字文山是一木清直大队长起的日本名字，因其形似“一”字。20余天宛平城下的战斗中，这里一直是日军的炮兵阵地和河边旅团长的指挥所。后来日本人，曾于大枣山顶立了“支那事变发祥地纪念碑”。
下午3点50分，华北驻屯军步兵旅团长河边正三少将已从秦皇岛赶回北平，立即到丰台督战。之后，又到一字文山视察。
下午4时，牟田口派人绕道从宛平西门进城送信，请王冷斋或金振中出城谈判。王、金以守土有责，不便擅离职守为由，回绝牟田口。下午5时，牟田口又派人送函，向宛平政府发出通牒：
一、限于当天（8日）下午8时前，中国军队撤到西岸，日军亦撤至河东，逾时即实行以大炮攻城；
二、通知城内人民迁出；
三、城内日本顾问樱井，翻译斋藤等，请令其出城。
王冷斋阅信后答复牟田口三条：
一、本人非军事人员，对于撤兵一节，未便答复；
二、城内人民自有处理办法，勿代劳为顾虑；
三、樱井等早已令其出城，惟彼等仍愿在城内商谈，努力于事件之解决。
下午6时，宛平城内政府官员及谈判代表，离开宛平专员公署办公厅，到附近一所民房办公，以备不测。人们刚刚步出专员公署十几米，日军的炮弹呼啸而来，第一炮就打中了专署办公厅，接着炮弹一颗接一颗，顿时，宛平城里是一片天崩地裂的爆炸声。把专署和城内房屋炸得东倒西歪，栋折梁摧瞬间成为一片废墟。
日军又在炮火掩护下，用9辆坦克配合步兵力图一举攻克宛平城。守军以步枪和手榴弹等轻武器硬是把坦克全部打退。日军反复冲击屡遇挫折，完全没有料到，会遭到如此强硬的反击。战斗已经进行了3个小时，日军毫无进展，只是炸毁了宛平城内的大批房屋，无辜百姓惨遭祸殃。晚9时日军停止进攻。
前面提到，日本驻丰台兵力2000人，中方守卫卢沟桥的金振中营1400人。8日下午3时师长冯治安电话通知金营长，有人去宛平与金联系。放下电话，保安第四团第二营曹营长带领四个连长来见金营长，说明奉冯师长之命支援宛平，曹营长所带700余人交金营长指挥，此时宛平守军已经增至2100人，但在铁路桥等处战斗中守军已经损失近200人，重要的是铁路桥已经失守。日军在几次进攻过程中损失较重，光铁路桥的战斗中就减员百余名。总的说，在战斗力上，日军仍占优势，但士气已堕。
铁路桥失守，形势对守军极为不利。金营长决定组织突击队对铁路桥进行夜袭。在这之前，所有的上级命令精神都是固守宛平，包括中央政府得到卢沟桥事变消息，蒋介石的命令：“固守宛平，就地抵抗１此次出击，实属空前。
连日来，日军的侵略行径已使中国官兵极度愤恨，当面就地抵抗的命令又使官兵郁闷于胸，官兵的情绪已经到了疯狂的地步，如若再不令出城杀敌，几乎都要自杀。组织突击队的命令一下，有的士兵难以控制兴奋的心情，竟然号啕大哭起来。报名参加的队伍马上从东门延长到西门，后来组织成两个步兵连和一个重机枪排。
“男儿流血不流泪，你们去流血吧”
士兵拥向北面城墙，准备用绳梯缒城而出，有的士兵不顾危险自7米高城墙飞身下跃。夜12时，突击队秘密接近铁路桥。
凌晨2时，出敌不意，两面夹击，冲入敌阵地。顿时日军阵地手榴弹爆炸，大刀闪着寒光，喊杀声传出数里之遥。只见阵地上血肉横飞，人头滚滚落地，日军东奔西窜，有的跪地求饶，原来三营士兵挥着大刀冲入阵地，溅来的血已经将人从头顶到脚跟染红，浑身上下成了血人。一名19岁的突击队员用大刀连砍了13个日兵，生擒1人。大刀已经卷刃，血已经染满全身。这时集合号响，无法将士兵集合回来，他们不顾一切还在拼命追杀，阵地四周好像猎犬在追赶兔子，四处可见举着大刀的血人追赶拼命奔逃的日兵。
此役将日军一个中队几乎全歼，突击队也伤亡3A4，铁路桥收复。
1个小时后，打扫战场，一个隐匿日兵向金营长投出一颗手榴弹，将金营长右腿炸断，紧接着又射来一发手枪子弹，由左耳旁钻进，右耳下穿出，随从兵急忙抢救，将金营长抬出战场，护送到长辛店车站，转送至保定医院救治。
营长金振中，河南固始人，1904年生于贫穷之家。1924年，加入冯玉祥领导的国民军，曾在张自忠任校长的“西北陆军军官学校”学习。历任排长、连长、营长，金振中勇敢善战，在1933年喜峰口战役中，率部夺回烟简山立功，受到冯治安师长的嘉奖。1936年率领全营打先锋，冲入敌穴斋堂村，捣毁了由汉奸临时拼凑的“冀西防共自治政府”，俘敌千余，获特等奖。金振中在接防卢沟桥之时，曾请示师长冯治安说：
“对当前日军在宛平和卢沟桥不分昼夜的挑衅，以及进一步硬占桥和城一事，我们如何对付？”
冯师长回答说：“我们既要本着南京政府的指示办事，又要保全现时本军处境。平津是我国著名的大城市，也是我国政治、经济、文化中心，国内外人士深为关注。若稍有处置不当，即会遭到全国同胞的唾弃，甚至使我军无法生存。但从好的方面说，平津地区不但能满足我军的开支，而且还可壮大实力，舍此，再难得此机会。因此，与日军争端，越往后推迟越好，望好自为之。”
金振中表示，接防后，“当本着师长的训示，以不惹事、不怕事的原则维持目前局势。但若日军硬攻时，必抱定与城、桥共存亡的决心，以维护本军名誉和报答全国同胞。”
卢沟桥的保卫战中，金营长的确实践了自己的诺言。
在保定住院医治后，左腿截去。中国共产党派代表到医院慰问他，并赠送“抗日先锋”银盾一枚。后因残废复员回老家固始县务农。
话说回来，金营长率部收复铁路桥以后，形势转为对日军不利。同时，何基沣旅长率西苑驻军已开到八宝山一带，正向大井村等地截断日军后路。另外，天津日军支援部队开到通州以后，因遇大雨，难以前进。原定日军于9日上午9时再次攻城计划难以实现，并畏中国军队全城出击，称“失踪日兵”业已归队，一场误会希望和平解决。冀察当局为防止事态扩大，同意与日方谈判交涉，放弃了继续进攻的有利时机。
卢沟桥事变爆发及在宛平城下抗击日军的消息很快传到海内外，引起国人轰动。
7月8日消息传到延安，中国共产党中央委员会立即发表宣言疾呼全国人民：
“平津危急！华北危急！中华民族危急！只有全民族实行抗战，才是我们的出路。”
国民党爱国将领纷纷发表通电、讲话，主张坚决抗战。其中以桂系将领尤为激烈。李宗仁致电蒋介石及各方长官，呼吁“为应付目前重大事变，应即实行全国总动员。”
广东余汉谋表示：“枕戈待旦，愿效前驱……”
云南龙云复电，“方今紧迫之际，凡属袍泽同声愤慨，自己乐为前驱也。”
四川的刘湘也激昂地表示：川军“愿在政府领导下，作不顾一切的为民族求生存战。”随后，刘湘、潘文华开始整编川军，准备应召出战。
红军已改编为国民革命军编制，准备开赴前线增援友军。
卢沟桥事变和二十九军奋起抗战的消息传到浙江奉化雪窦山，被软禁在这里的张学良将军心情激动，特地到餐厅与工作人员一起进餐，并站起来慷慨表示：“我唯一的希望就是抗日，这一天终于被我等到了！以后我即便死在这里，也心甘情愿了。”
冯玉祥将军、傅作义将军等也都致电或发表声明，支持二十九军抗战。
卢沟桥事变后，文化界人士和全国人民一同开展了抗日救亡运动。成立救国团体，投身救亡事业。
二十九军的爱国精神，成为中华民族的宝贵财富。作曲家更心潮汹涌，在卢沟桥事变的第三天完成《大刀进行曲》，这首激荡人心的进行曲很快流行到抗战战场的每个角落，至今仍大流传，成为妇孺皆唱的战歌：
“后面有全国的老百姓”，确实是当时的实际情况。
在卢沟桥战事打响之际，金振中营就得到当地民众大力支援，北平郊区的农民自动地挑起了支前的重担，他们为前线输送了无以数计的粮食、饲料、燃料、蔬菜和民工，特别是长辛店一带的农民，包括妇女和孩童，帮助军队筑路、送情报、抬伤员、运物资、送食品。在日军炮弹密密麻麻落在宛平城内之时，为驻军修筑巩固阵地，长辛店工人运送来大批枕木、铁板和铁轨。
北平的磨刀匠得知金振中营砍杀日军之事，从城里扛着磨刀凳赶到宛平，为二十九军无偿磨刀。
北平城里的黄包车夫为到宛平前线抢救伤员，自动来到前线，在运送伤员进城救治时，很多车夫在中途惨遭日军杀害。
北平、全国以及海外侨胞成立了各式各样的“救国会”、“后援会”、“救灾会”、“筹饷会”、“慰问团”、“服务团”等等。
宛平城内，送来的西瓜和其他慰问品堆积如山。
纽约所有的华侨社团联合召开了紧急会议，建立统一的华侨组织实行总动员支持祖国抗战。在这之后，在美国各地及其他国家也纷纷成立各种支援抗战组织。
自卢沟桥事变至1938年初。
纽约华侨救济总会募捐100多万美元和大批军用物资。
在“缅甸救总”的号召下，40多万缅甸华侨组成救亡大军。
马来西亚地区华侨捐款2000万元国币。
仅从广州口岸回国参加抗战的旅泰华侨及各地华侨达30批2000余人。
乞丐行乞：“乞钱为祖国难民请命”
南京下关一卖菜小贩，得知卢沟桥事变消息，至为愤激，将自己5年辛苦积蓄的300元全数送到中央财委会，捐作御侮守土抗战将士费用。
“抗战的一天到来了”，这是对人的直观感觉，也是一般民众的心情和愿望。可是，政治家不能完全这样考虑。蒋介石的“固守宛平，就地抵抗”的命令，意思也是进行局部战争。宛平城是弹丸小城，如若日军重炮不断轰击，夷为平地也是早晚之事。何基沣旅长本可率部以迅雷不及掩耳之势兵出日军背后，给其致命打击，现实只是兵移八宝山进一步占据大井村，在敌背后威慑。冯治安师长的“与日军争端，越往后推迟越好”的观点，是华北当局的主要观点，也是国民党政府的主要观点！所以，日军一提出谈判交涉，冀察当局马上接受。
8日夜至9日凌晨，双方即开始紧急谈判。
谈判在北平、天津两地举行，所以双方都有两个代表团。在北平谈判的中方代表是秦德纯和张允荣，日方代表是特务机关长松井太久郎大佐和和知鹰二、今井武夫、寺平忠辅。在天津谈判的日方代表是华北驻屯军参谋长桥本群少将，中方代表是三十八师师长兼天津市长的张自忠中将。
9日凌晨4时，在北平的中日双方代表达成三条口头协议：
一、双方立即停止射击；
二、日军撤退回丰台，守军撤向卢沟桥西；
三、宛平城防务除城内原有保安队外，由石友三的冀北保安队派部分人协同防务，人数限300人。
定于9日上午9时到达接防地，双方派员监督撤兵。
秦德纯当即命令王冷斋和吉星文团长作好交接准备。
部下提醒秦德纯：“近日丰台车站不断有关东军到达，运输很是紧张，不像停战不打的样子。”
秦德纯说：“日本军部的命令可能还没下达，我们先执行吧”
部下们又提醒说：“我军为表和平诚意，将宛平城与卢沟桥交与石友三部，而日军并不撤退，会不会在一方诚意撤兵，一方是假讲和，日军突如其来，大举将城桥一举占领”
秦德纯说：“这样解决是给日本人保留一点面子，找个台阶下”
关东军不断来到丰台是怎么回事？
原来，关东军得知卢沟桥事变消息后，少壮军人摩拳擦掌，鉴于华北驻屯军已经升格，他们再无权干预，现在只能派来宣传队，拉拉队。他们到宛平前线大枣山等地鼓动宣传，他们宣读了关东军的声明：“由于暴戾的第二十九军的挑战，今日在华北竟发生了事端。我关东军将以很大关心和重大决心，严正注意事件的演变。”他们站在友军面前大声地喊着：
“军刀已经拔出，焉能不见血而入鞘……”
他们带领着友军高声唱着鼓动“圣战”的歌。
他们代表关东军表示做华北军的坚强后盾。他们表示，一旦需要，他们与华北军并肩而战…
本来欺负惯中国人的华北军，对铁路桥的惨败已不可忍，又经关东军代表的扇动，更加怒火上扬。9日清晨6时，也就是达成协议后2小时，河边旅团长就下令向宛平城内开炮，轰击宛平县城，炮击达1个小时30分钟，发射炮弹100余发。
北平当局接到宛平的报告，责问日方为何背约。日军答复说：“炮击是为了掩护撤兵。”
不仅如此，9日凌晨4时50分派出接防的保安队踪迹不明，经北平方面派出联络参谋出西直门到卢沟桥方向侦察，得知保安队行至大井村时，受到日军阻击，死伤数人，日军故意刁难，不准通过。
北平当局诘责。日方回答：“因天阴雨大两军对峙，误会难免。”
经北平方面反复交涉，日军才允许保安队通过50人到宛平接防。这时已是下午6时左右。再交涉，日军只准保安队携带步枪，每人只准带子弹30颗。十几挺机枪及多的子弹等送回北平，每挺机枪派三人护送，保安队减员百余人。晚7时后，保安队到达宛平，实际人数已不足200人，而且装备极差。保安队尚未进晚餐。他们清晨出发，没有想到15公里路程，走了整整一天。进入宛平后，由于忙着接防、布防，直到10日凌晨2时才开始吃饭。
与此相反，日军在刁难阻挡保安队的同时，不仅一兵未撤，反而增加兵力，将机械化第二大队从通州调到了丰台。河边旅团长又下令到宛平东北角的大枣山接防，企图利用吉星文团与保安队换防的机会一举攻克宛平。
保安队接防后，日军以为万事俱备，河边要求亲率幕僚入城慰劳，遭谢绝后，又派外交人员笠井顾问，广濑秘书和翻译爱泽三人携带香槟酒前往宛平，作庆贺和平姿态。
王冷斋接到情报，日军确实未撤，而且调整部署，向前推进。王将情况报告秦德纯，秦回答说：“双方正在研究善后，果真他们背信毁约，明天正好在会上向日方提出质问。请加强城防守备。”
10日天亮，王冷斋赶回北平。上午，秦德纯、冯治安、王冷斋、何基沣等，应日本人的提议，和日方代表樱井、中岛、笠井、斋藤一起召开联席会议。日方特务机关长松井，武官今井等均未出席，4代表中无一人能代表日本军部。显然，日方在借谈判而拖延时间。
会上，樱井提出，要求中方撤换有关指挥官，并向日方赔礼道歉。
何基沣旅长一听，勃然大怒，指斥说：“这次卢沟桥事件完全是日本有预谋，有计划的侵略行动，是日方集结军队向宛平首先开火，明明是侵略行为，应向我方赔礼道歉，并保证以后不再侵略，否则就消灭你们１说罢，拔出手枪，“啪”地一声放在桌上。
樱井等人吓了一跳，面面相视，突出意外，不敢答话。
冯治安看着日方代表，露出了得意的神情。
王冷斋接着声明：“我方已遵照停战条款实行撤兵，但日军在铁路桥涵洞、大枣山等部队尚未撤兵，昨夜又向宛平袭击，日军此等行为显系破坏停战协定，应即迅速撤退方能保持和平，否则一切后果均由日方负责。”
斋藤说：“日方未撤尽的原因，是因有阵亡日兵尸骸数具尚未觅得。”
王冷斋说：“搜索尸骸无须这么多兵士，而且也不必携带机关枪。”
斋藤说：“因恐你方袭击，不得不多留些部队以资警戒。”
谈判停留在具体事情上，唇枪舌剑纠缠不清。忽然日方来电，4个日方代表一齐离席到外面接电话。
中方代表只好坐等，久不见日方代表返回，派人到外面一查，才知道他们已经不辞而别，不知去向。
原来，他们得到电话通知，日本军部已经决定向中国华北出兵，惩罚支那（对中国的蔑称——编者注）军队，即：对中国开始全面战争。所以，一切谈判都再无必要，日方代表欢喜雀跃，不辞而去。
宛平县长王冷斋三天三夜不曾合眼，他又气又急，悲愤欲绝，哇地一声，口吐鲜血。
王冷斋，福建人，在保定军校与秦德纯是同学，秦任北平市长后，王冷斋代任行政督察专员兼宛平县县长，并兼任北平市政府参事和宣传室主任。王喜欢音乐，王妻能歌唱。王上午去宛平主持公务，下午即去宣传室，每晚王家中有歌唱，隔墙可闻，人称王家为“极乐世界”。当时记者采访宛平城最高军政长官王冷斋和吉星文时，曾经这样描写：
王冷斋是一个文弱书生，蓄着八字胡须，身穿灰色纺绸长衫，手摇折扇，面色苍白，形容憔悴，因为连日和日军谈判，已经把他累垮了，旧病复发，大口吐血……从王冷斋的样子和他的谈话中看到，他已经出了很大力气，尽到职责。
吉星文：从报纸上已经知道他是吉星文团长……拄着白色粗木棍，从头顶到颈项缠着绷带的黑大汉，上身穿着白老布短袖衬衫，下边打着整齐的绑腿、眼睛里充满着血丝。
宛平前线最高军政官长，是一对形象反差极大的文官武将。他们配合协调，真是天造之和。