1946年8 月底的一天，蒋介石心腹将领、国民党军参谋总长陈诚突然出现在傅作义第十二战区长官部里。当时只知道陈诚带来了蒋介石对傅作义作战有功的慰劳品和一批武器装备，劝傅作义从速增援大同，后来才知道陈诚还与傅作义合谋制定攻打张家口的部署。陈诚向傅作义保证：“攻张家口作战，总座已精心部署，第十一战区的孙连仲司令长官和东北保安司令部长官杜聿明将军均将指挥部队配合你作战。”
当大同遭到解放军围攻时，蒋介石运用计谋，把原属阎锡山管辖的大同划为傅作义管辖，促使傅作义出兵解大同之围。阎锡山是哑巴吃黄连，有苦说不出来。但仍认为大同与其被共产党占领，不如交给傅作义管为好。蒋介石为着夺取张家口，又故伎重演，把原属第十一战区管辖的张家口划归傅作义。傅作义为得到张家口这块宝地，当然会拼尽全力的。
晋绥和晋察冀解放军在大同、集宁战役的失利，加之后8 月底国民党军东北保安司令部副司令长官郑洞国指挥第13军。第92军和第53军攻占承德，蒋介石认为这是乘势夺取张家口的天赐良机。
9 月10日，蒋介石下达命令，要北平行辕从东西两面向张家口发动进攻，称：“于完成冀东扫荡后，以第十一战区和第十二战区之主力，沿平绥路东西并进，向张家口攻击，以东北兵团之一部围击张家口附近匪军而歼灭之，并折断其退路。”
蒋介石在进攻张家口问题上是下了大赌注的，几乎动员了绥、冀、热、察地区能调动的全部国民党军，投入了这场作战。目的是，为拟于10月召开的“国大”取得政治资本。换句话，不打下张家口，就开不成“国大”。蒋介石的部署是：以第十一战区、第十二战区部队，分别由平绥路东西两线向张家口进犯。东线，第十一战区以第16、第53军由南口。怀柔等地向张家口以东的怀来进逼，第94军为战役预备队，第13军出沽源，作牵制性的佯动；西线，第十M 战区以3 个步兵师、四个骑兵师、一个骑兵纵队及第二战区第38师，集结于大同、集宁一线，向左而动。
张家口是晋察冀解放区的首府，对于张家口当时的处境，聂荣臻作了全面分析后认为，国民党军早晚要进攻，而且是以重兵来攻，人民军队撤离张家口是早晚的事。撤离张家口，聂荣臻早在绥远战役失利之后，就有了思想上的准备。
绥远战役没能消灭傅作义主力，张家口已经处在腹背受敌的局面。鉴于这种情况，聂荣臻开始下令将张家口的作战物资向北岳山区转移，负责组织搬运工作的是察哈尔省主席张苏。大同、集宁战役失利后，聂荣臻又全面加强转移工作。到1946年10月撤离的时候，仅105 口径弹榴炮炮弹就搬走了几万发，大型设备和作战物资全都被搬空了，人口也被疏散到了周围地区。
聂荣臻在撤围大同的当日和次日即9 月16、17日，两次向中共中央军委和毛泽东提出建议：“在敌东西夹击张家口的情况下，我拟在敌人进攻时只进行掩护战斗，不作坚守。”
18日，毛泽东就晋察冀战略区今后应采取的作战方针，复电聂荣臻、肖克、刘澜涛、罗瑞卿：“我们同意你们十六日十八时电之精神，除各方面布置外，集中主力于适当地区待敌分路前进，歼灭其一个师（两个团左右），得手后看情形如有可能，则再歼其一部，即可将敌第一次进攻打破。依南口至张家口之地形及群众条件，我事前进行充分准备，各个歼敌，打破此次进攻之可能性是存在的。此种歼敌计划是在保卫察哈尔之口号下进行动员，但以歼灭敌有生力量为主，不以保守个别地方为主，使主力行动自如，主动地寻找好打之敌作战。如届时敌数路密集不利于我，可以临时决定不打。若预先即决定不打，则将丧失可打之机，对于军心士气亦很不利。每次歼敌一个团二个团，并不需要很多兵力，以几个团钳制诸路之敌，集中十个至十五个团即有可能歼敌一个旅（两个团）。”
毛泽东在电报中要求晋察冀解放军学习陈康的歼敌经验，指出：“胡宗南以其精锐八个旅（整编旅）人晋，我陈赓纵队只有三个旅，第一仗即歼灭敌一个旅，现又准备再歼一个旅。胡军自被我歼灭一个旅后，即畏惧不敢冒进。希望你们聚精会神，充分准备，寻找良机歼敌一两个团。打第一个胜仗，即能振奋军心民心，打出威风。”
毛泽东还指示聂荣臻等人：“同时张家口应秘密进行疏散，准备于必要时放弃之，这种准备和积极布置歼敌计划并不矛盾。”
为了配合张家口保卫战，毛泽东还指示晋绥部队担任钳制傅作义，冀中、冀晋担任破坏平汉路，热河、冀东担任钳制敌后尾。
聂荣臻根据中共中央军委和毛泽东的指示立即制定了保卫张家口的作战计划，并于9 月20日发布了《关于保卫张家口战役部署的命令》。命令规定，以8 个旅置于怀来、延庆地区，为主要防御方向，争取在运动中歼敌一两个团，再扩大战果。另一个纵队（欠1 个旅）部署于西线柴沟堡地区，配合天镇。阳高地区的晋绥部队，防范傅作义、阎锡山部的进犯。另外，以6 个旅在平汉线北段实施进攻，作为钳制方向。在平汉线北段指挥作战的是杨成武和王平。命令冀热辽军区主力向热西进击，牵制第13军，一部出击北宁路、平承路，破坏交通，配合主力作战。
聂荣臻判断，东面是敌人的主攻方向，并估计在东线敌人没有攻下怀来之前，西线敌人不会轻易东进，故把兵力重点放在东面，投入这个方向的有第二纵队全部3 个旅，第2 纵队的两个旅，第3 纵队的第7 旅，第4 纵队的第10旅和独立第5 旅，同时还动员了大量民兵参战，并以萧克为司令员，罗瑞卿为政治委员，组成野战指挥机关，直接指挥作战。
9 月29日清晨，国民党军第十一战区第16军第94、第22、第109 师和第53军第130 师共4 个师的兵力，在空军、坦克的配合下，沿平缓铁路分两个梯队向怀来发起大规模进攻。
聂荣臻下令晋察冀军区部队投人作战，揭开了张家口保卫战的序幕。
双方战至10月2 日，国民党军以巨大的伤亡才占领东。西花园等地。3 日，国民党军调整部署后，又投人第二梯队两个师，由马圈子、东西花园沿铁路南北两侧向怀来以东火烧营、达子营10余公里正面，展开猛攻。当日国民党军出动100 多架次飞机配合下，在主攻方向倾泄了7000多发炮弹，但遭到萧克指挥下的东线部队的英勇反击，4 辆坦克不得不狼狈地退回到东、西花园出发阵地。
国民党军的进攻受阻，惊动了正在南京静候佳音的蒋介石。他立即派出参谋总长陈诚和北平行辕副主任陈继承，亲自来到南口，部署部队从侧面迂回进攻怀来。10月7 日，战役预备队第94军的两个师，企图从怀来东南方向的马刨泉、横岭城迂回过来。聂荣臻觉察了国民党军的这一企图，迅速转移兵力，决定由第1 纵队司令员杨得志、政委苏振华负责指挥第1 纵的全部、第2 纵队第4 旅、第3 纵队第7 旅、第4 纵队第10旅，在马刨泉地区设伏。10月8 日，杨得志、苏振华待国民党军进入伏击圈后，连续进行了三个战斗，第一次在马刨泉歼敌回个团，第二次在南石岭歼敌n 人，第三次是在镇边城东，又歼敌千余众。国民党军从侧翼迂回怀来的企图被粉碎。
经过10多次的激烈战斗，晋察冀军区部队在东线的作战已取得了歼敌1 万多人的胜利，将国民党军阻止在怀来以东地区，使蒋介石希望其嫡系部队攻占张家口的计划破灭了。
而担负策应张家口保卫战的杨成武，正指挥6 个旅在平汉路北段发动破击作战，搞得轰轰烈烈，在9 月29日至10月3 日的5 天内，攻克县城4 座，控制了125 公里铁路，攻占沿线全部车站，歼敌8300多人，已严重威胁北平的安全，迫使北平行营主任李宗仁紧急抽调一个师又一个团南下增援。
老奸巨滑的蒋介石又生一计。
他发现聂荣臻主力在张家口以东地区，而张家口以酉地区兵力薄弱，这是利用傅作义从西面突袭聂荣臻的大好时机。于是，蒋介石立即下令将张家口划归第十二战区负责，诱使傅作义10万大军东进，从聂荣臻的背后突袭张家口。
这对于一心想扩大地盘，尤其是想占领张家口的傅作义，无疑是一个天赐的发展机遇。所以，早有准备的傅作义待蒋介石命令一下，立即兵分两路，以小股部队在大同大肆喧哗出动场面，做出由大同东进的态势；以主力第35军、暂编第3 军和骑4 师等部4 万人，于10月7 日由集宁出动，秘密经察北尚义，偷袭张北。足见傅作义在用兵上的确有高明之处。
当时，在张家口方向担任守备的兵力极为单薄，他们进行了英勇顽强抵抗，终因敌强我弱，被迫撤退。
10月8 日，傅作义占领张北，10日进占狼窝沟，造成对张家口的严重不利态势。
当晚，晋察冀解放区党政军机关开始转移。11日守城部队也撤离张家口。12日，在怀来地区战斗的部队也撤出怀来。
10月10日深夜，聂荣臻最后一个撤离张家口。傅作义立即于11日占领了张家口这座空城，并马上挂起了第十二战区长官司令部的牌子，从此，张家口就成了傅作义进攻解放区的前沿基地。
这里需要说明一下，傅作义是在没有解放军一兵一卒的情况下占领张家口的。当时聂荣臻在张家口面临国民党从三个方向以优势兵力包围的情况，为了灵活执行毛泽东“以消灭敌人有生力量为主，不以保守或攻取城市为主，保存自己，消灭敌人”的思想，报请中共中央军委主席毛泽东批准后，主动撤离了张家口。
傅作义占领张家口有功，蒋介石国民党南京政府干脆把傅作义捧上了天。蒋介石公开宣布：“共军已总崩溃”，“可在三个月至五个月内，完成以军事解决问题。”国民党的宣传机构称傅作义为“天之骄子”，是国民党的“中兴大臣”。傅作义也趾高气扬地通电全国：“如共产党能胜利，甘愿为毛泽东执鞭。”并公开致电毛泽东，提出所谓“诚要劝告”，要求中共参加政府，“协力建国”，字里行间，充满了不可一世的狂喜和对解放军的极端蔑视。毛泽东指示把这个电稿作为反面教材，登在延安《解放日报》上，说：“奇文共欣赏嘛。”
10月18日，聂荣臻司令员发表谈话，指出：我们一定要用血肉夺回被国民党军非法侵占的每一地区。蒋介石的发言人，夸口3 个月至5 个月就可以消灭解放区，我可以告诉他，不要说3 个月5 个月，就是30年50年也休想实现这个梦，相反的，在不久的将来，这些张牙舞爪的侵略者如不悔过，一定要像法西斯罪犯一样带着自己的梦想走人坟墓，他们的坟墓之一，应是伟大的八年抗战最前线的晋察冀边区。果然，两年后，即1948年12月24日，张家口又回到了人民手里。
张家口保卫战，历时半个月，晋察冀军区部队在平绥东线和平汉路北段给了国民党军以有力的打击，共歼国民党军2.3 万余人。但是，由于没能在张家口外围歼灭国民党军主力，对傅作义部东进估计不足，特别是忽视了张北这个重要方向，使傅作义得以乘虚而人，导致张家口过早失守，造成晋察冀战略区在此后相当长的时间内战略上处于被动局面。
对于晋察冀军区在全面内战爆发后作战一再失利的原因，当时任军区副政治委员的罗瑞卿是这样说的：“一个是远的，叫和平幻想，备战不足，和的工作做得太多了，备战工作太少了，复员过多直接影响到战争，练兵工作我们没有抓紧，军工建设也没有大力进行……”，“近的原因，主要是在军事指导上，初战没有打好，因为当时有轻敌思想，对集中优势兵力歼灭敌人的思想在战役指导上和战术指导上均存在问题。”
10月22日，中共晋察冀中央局在沫源召开了扩大会议，作出了《关于张垣失守后的形势与任务的决定》，统一了全党全军的思想，增强了团结，增强了战胜敌人、不断夺取战争胜利的信心。为适应战争的需要，对部队进行整编，充实了部队，提高了战斗力。广大指战员决心卧薪尝胆，多打胜仗，多消灭敌人，夺回张家口这一愿望终于在两年多的一点的时间内实现了。