隨行日軍飛機的瘋狂投彈、掃射，兩個防空連和三個高射機槍班分別出現程度不同的傷亡，不過煙霧讓日軍飛機企圖準確進攻防空部隊時，不得不低飛行，這也給了防空部隊還擊得機會，三個高射機槍班雖然火力不如防空連，但一個個冒著敵飛機拋射的子彈，向著從自己上空擦過的飛機猛烈射擊，經過這三個班的冒死拚殺，一架被防空連火炮擦傷的敵機，飛行度驟減，在再次衝進煙霧掃射機槍班時，終於因行動過慢，被機槍子彈擊中駕駛倉，使得敵飛行員重傷，最後在搖搖晃晃中高度急劇下降，被支援的6挺重機槍集火射中，墜落在宛平城內。而與此同時敵一架輕型轟炸機在煙霧上空，被37毫米的高射炮流彈擊中機翼根部，這種自重不足一噸的飛機脆弱的機翼當場撕裂，其駕駛員雖然努力想要平衡住飛機，無奈最後還是打著旋轟然墜地爆炸，不過讓所有防空連佩服的是，這駕飛機的飛行員當時完全有機會跳傘逃生，可結果竟然陪著自己的飛機一起墜地身亡。相比較，在這個不大的宛平雙方卻戰鬥的最為凶狠，導致警衛團兩個防空連以及各高射機槍班和一些重機槍手，死傷頗為慘重，防空連幾乎人人帶傷，高射機槍班和重機槍手也都幾乎死傷一半，不過這裏的戰果卻是最高的。也許是一開始這裏火力較弱，助長了日軍的進攻.51o.，這才導致這樣的結果。
半個小時後，日軍航空兵這次襲擊終於結束，北平城多處地方在爆炸中被摧毀，一些房屋密集區域頓成一片火海，雖然進行了防空報警，但缺少防空設施，人員傷亡也非常之大。空襲中，孫部中央軍駐北平市內的防空部隊受到猛烈打擊，因其火力不足，人員又比較集中，導致傷亡比較大，最後在空襲中死傷者達到200多人，卻僅僅擊傷兩架敵機。相比較之下，吳克防空部隊吸引了大量敵機，近三個防空營的兵力利用煙霧和敵機的大意戰告捷，擊毀敵小飛機四架，重傷四架，使得此次敵進攻飛機損失近四分之一，不過防空部隊本身也複出了血的代價，雖然經過分散還有煙霧掩護，死傷者也達到四分之一，最為慘烈的宛平部分連帶受傷者，參戰人員受損竟過一半，雖然傷者立即得到救助，但損失這麼大還是讓吳克心疼不已。
中央軍和吳克部隊的損失還稍微好點，北平百姓和完全沒有防空能力的北苑張部29旅士兵在日軍的瘋狂，傷亡最為慘重。襲擊中，北平市民雖事先得到防空警報，但設施不完備，在敵機近20分鍾的轟炸中，死傷近千人，城內多處建築毀壞，古都一時之間到處都是火焰、煙霧和哭喊聲。而駐北苑的29旅也因為沒有防空武器，雖有煙霧掩護，但兵力分布過於集中，致使日軍五六架飛機在其上空來回轟炸，直至拋光所有炸彈，並穿梭在煙霧中掃射完所有子彈才大搖大擺的飛走。
轟炸結束以後，29旅官兵剛從硝煙中直起身子，對峙中的鈴木旅團在鈴木重康的命令下，趁著煙霧突然抵近29旅陣地，其炮兵第11大隊、12大隊12野炮和12門120毫米重榴彈炮同時向北苑炮擊，一時之間煙霧中爆炸四起，塵土飛揚。
5分鍾內敵炮兵在前沿陣地拋射了約300炮彈後，火力陸續向縱深延伸，其旅團主力步兵第十一聯隊從正北，十二聯隊從西北，立刻在機槍和煙霧的掩護下，從兩方各自長約一裏多寬的範圍內，洶湧的向29旅前沿陣地起密集衝鋒。29旅前沿士兵此時在航空炸彈和炮火的猛烈打擊下，簡陋的工事已經被摧毀一空，士兵傷亡更是慘重，突出在前沿的兩個營，在襲擊過後幾乎隻有一半人員還能戰鬥。
煙霧中敵輕重機槍伴隨著步兵一齊開火，前沿士兵慌忙從煙霧中進行反擊。由於火力不足，敵輕重機槍將前沿戰士壓製的幾乎無法抬頭，雖然如此剩餘的前沿官兵，依舊依托在被炮火炸翻的掩體上奮勇還擊，但工事被破壞，兵力和武器上的嚴重不足，導致敵很快從兩營結合突入到陣地內，並以此為缺口迅向兩邊攻擊。
29旅雖然在前兩天隻是和鈴木旅團對峙，沒有大範圍交鋒，但這主要是因為當時的特殊形勢所造成的，而且其部隊中有一部分士官曾在日軍顧問和漢奸的分化瓦解下左搖右擺，但這並不代表士兵不能打仗。29旅是張自Z的嫡係部隊，張驍勇善戰練兵向來嚴酷，曾親自赤腳帶領部隊雪地跑步操練，且素有“張扒皮”之稱呼，他的部隊不僅紀律比較嚴明，對百姓秋毫無犯，而且戰鬥力驚人。
此時眼看陣地被敵突破，後繼兵力也在敵炮火打擊下，一時無法增援，兩個營剩餘戰士在退無可退的情況下，分別由營長和剛接替營長職位的一個連長帶領，抽出大刀向撲來的日軍猛衝過去攪在一起。陣地上立刻展開一場異常殘酷的肉搏戰。