18日，中央军委立即复电给聂荣臻等人，指出：“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，主动地寻找可打之敌作战。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）。”“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。”（《毛泽东军事文集》第3卷）
6、 聂荣臻确定作战部署
遵照中共中央军委的指示，晋察冀军区首长决心进行张家口保卫战。依据当前的敌情，他们判断国民党军的主攻方向将是东线平绥铁路东段之康庄、怀来地区，西线之国民党军可能经兴和或沿平绥路进攻，与东线之国民党军会师于柴沟堡地区，并估计在东线国民党军未攻下怀来之前，西线的国民党军不会轻易地东进。
因此，我决心在东线将主力配置在主要防御方向的怀来、延庆地区；在西线把第4纵队和地方武装置于张家口以西柴沟堡、阳高地区，准备迎击国民党军的进攻，并组成野战军前线指挥部，以晋察冀军区副司令员肖克为司令员、军区副政治委员罗瑞卿为政治委员。
具体部署是：以第2纵队第5旅1个团在岔道、康庄间，采取运动防御消耗、迟滞国民党军，第5旅的主力和第4旅第12团控制在怀来地区，坚决抗击国民党军的进攻；以独立第5旅在延庆东南的黄花城、九渡河地区，进行运动防御，阻止国民党军从侧翼进攻；以第1纵队全部、第2纵队第4旅（欠第12团）、第3纵队第17旅，控制怀来以南的松栅寺、井沟、代庄、镇边城、横岭地区。
如果国民党军主力从正面进攻，上述部队则由南向北突击，如果国民党军经马刨泉、横岭迂回进攻，上述部队则由北向南突击；第4纵队位于张家口以西之柴沟堡、天镇、阳高地区，准备随时打击由西向东进攻之国民党军；冀察军区第6军分区部队于兴和以西活动，监视傅作义部可能经兴和向张家口方向的进攻；冀察军区第7军分区部队位于张北担任警戒任务。
为配合张家口正面作战，晋察冀军区决定，由第3纵队司令员杨成武、冀晋军区政治委员王平，指挥第3纵队第8旅和冀晋、冀察、冀中军区的5个独立旅发起平汉（北段）战役，打击国民党军的侧背。同时，命令冀热辽军区部队主力向热西进击，牵制第13军，其一部出击北宁路，破坏交通，配合主力作战。
7、 防御准备
8月初，部队受领任务后，随即展开了各种战斗准备。由8月初至9月中旬部队在大量民工的积极支援下，进行了大规模的地形改造。挖了纵横交错的交通壕，还有各种指挥所、掩护设施、地道、暗堡等。
担任主要防御任务的第2纵队构筑了东至岔道，西至怀来，北至小寺冲，南至十八家的长40余华里的防线。修筑洋灰堡垒7个，三合土堡垒11个，土堡垒24个，石头堡垒47个，炮兵阵地3处，地碉30余个，交通沟90余华里。
在构筑工事中，战士们日夜奋战，人人不怕苦和累。9连的战士们从山上往下背石头，100多斤重石块压在肩上，一走就是一二里路，像刀一样锋利的石楞，把战士的背划破了，红红的鲜血顺着脊梁往下流，染红了裤子和鞋。挖交通壕的战士每天要干16个小时，手磨出一批血泡尚未全破，新的血泡又出来了；伐木材的战士有时一天只吃两顿饭，晚上就在树叶堆上过夜；但是没有一个人被这些困难所吓倒，为了战斗的胜利，干部战士再苦再累也情愿。
同时，还补充新兵4270人；各种炮弹1600多发；各种子弹5万余发；手榴弹2万多枚；炸药2000余斤；锹镐4000余把。
为保障作战指挥，开设总机电话站13个，架设通信干线150余华里，通信支线340余华里，并建立了无线电通信联络。
9月中旬，工事构筑日趋完工，转入对重点地区加固、收尾、扫清射界。9月16日，全面完成了以岔道、西拨子、营城子、内外泡、康庄为第一线阵地；以火烧营子、南辛堡、七里桥为第二线阵地；以北辛堡、怀来车站、段庄为第三线阵地的坚守阵地。
部队完成筑城任务之后，又进行了7天至10天的战地训练。各个部队都结合自己的任务进行了阵地出击（小型反冲击），实际测量距离，实弹射击、地雷的使用等战术与技术训练。为了提高杀敌本领，天刚蒙蒙亮，起床号就叫醒了战士，一、二、三、四的口号声，拼刺刀的响声，投掷手榴弹的喊声，组成了沸腾的交响曲，划破晨空飞向四面八方，呼唤着胜利和解放。
战士们练匍匐前进，衣服磨坏了，腿磨破了，但是速度是越爬越快，2连3班的战士们向首长们说，苦算什么，累算什么，只要能打败敌人，就是刀山火海我们也敢闯。
与此同时，战士们还进行了进一步学习“七七宣言”与贯彻“五四指示”的教育。战斗前夕，前线野战指挥所肖克司令员、罗瑞卿政委亲临部队作战前动员报告。各级机关干部大量深入连队，具体帮助各连队进行战前准备。从物资到武器，从武器到工事，从工事到战斗编组，从火力组织到人员士气，逐项对部队进行检查和帮助。全军上下各项准备工作做得都很好。整个阵地：人已上岗，子弹上膛，利箭上弦，斗志昂扬，迎接大战开始。
8、 以弱对强，沉着应战
9月29日，国民党军第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，沿平绥铁路分两个梯队向怀来进攻，企图首先攻占延庆，再迂回怀来。
晋察冀军区第2纵队沉着应战，英勇抗击，击退了敌人的多次进攻。至10月2日，国民党军占领了岔道、南园、内泡、东西花园地区。3日，国民党军第94师由马圈子沿铁路北侧，第109师由东西花园沿铁路南侧，向怀来以东火烧营、南北七里桥、达子营地区发起全线进攻，并出动飞机100多架次配合地面部队的行动。第109师为突破晋察冀军区部队的阵地，打乱其防御体系，共发射了7000多发炮弹。
晋察冀军区部队进行了英勇的反击。经4小时的激战，晋察冀军区部队歼灭第109师第325团全部及第327团1个营，缴获坦克3辆。
国民党军从正面进攻怀来受阻，被迫转攻为守。这时，蒋介石派其参谋总长陈诚，亲自到南口，部署部队从侧面迂回怀来。10月7日，国民党军车运其预备队第94军第43师及第121师（久1个团）至沙河，企图从怀来东南20公里的马刨泉、横岭迂回晋察冀军区部队侧背。
晋察冀军区首长针对敌人这一企图，决定以第1纵队、第2纵队第4旅和第3旅、第3纵队第7旅和刚从西线调来的第4纵队第10旅第30团在马刨泉地区设伏。
8日，第43师第127团进至马刨泉，主力进至水涧地区。晋察冀军区以第1旅担任阻援，以第2、第4旅全歼了马刨泉之敌第127团。敌第43师主力窜回沙河。
至此，平绥东线晋察冀军区部队经10多天作战，歼灭国民党军2个整团又1个营共1万余人，将国民党军阻遏于怀来以东地区。
正当晋察冀军区集中主力在平绥东线与国民党军激战，张家口西北地区兵力空虚时，傅作义乘机以第35军第32师伪装敌军主力，虚张声势向大同、阳高前进，并扬言向平绥路东南张家口进攻。
10月7日，敌暂编第3军（2个师）并指挥第35军的新编第31师、第101师、骑兵第4师，由集宁附近经南壕堑（今尚义）去袭击张北。
由于对傅作义部经由张北迂回张家口没有足够的警惕，傅作义部于8日进到南壕堑、大清沟时，冀察军区首长第17军分区误认为是小股敌窜扰，军区首长遂令骑兵旅直奔南壕堑、大霸沟歼灭该敌。这时，傅作义部骑兵2000多人直插张北，而张北仅有军区警备团1个连和1个骑兵连驻守。
傅作义部骑兵迅速突入城内。军区警备团乘汽车增援，中途遭国民党军飞机轰炸，虽赶到了张北，但已处于不利地位，与敌激战至下午被迫撤退。傅作义部后续部队到达张北后，继续向张家口前进。教导旅虽在狼窝沟顽强阻击敌人，但因寡不敌众，在晋察冀军区主力赶调不及的情况下，被迫后撤。10日，傅作义部攻陷狼窝沟。这样，晋察冀军区部队在张垣以北已无险可守。11日，晋察冀边区和张家口市各机关撤出张家口。
为配合平绥东线作战，晋察冀军区第3纵队第8旅、冀察军区独立第4旅和冀中军区独立第7、第8旅等部，9月29日向平汉线南起漕河北至涿县段发起大规模的破击战。冀晋军区独立第1、第2旅及地方武装向平汉线于家庄、定县段出击。至10月3日，上述部队经5天的连续战斗，先后攻克望都、徐水、定兴、容城等4座县城共歼国民党军8000余人，迫使国民党军不得不抽调第94军第5师和第121师1个团，于10月15日南下增援。冀热辽军区部队也展开了广泛的出击，歼国民党军7000余人，收复冀东县城3座。
9、 聂荣臻的一个失着
当李文兵团在东线受阻，蒋介石玩弄了一个“以利诱之”的惯伎，下令把张家口划归第12战区，这样就大大刺激了傅作义的积极性。于是，他调集2万兵力避开西线晋察冀部队设防地区，从集宁向东穿过几百里草原，突然出现在张家口北面的张北地区，于10月8日占领大清沟、张北。
对于敌人的这一偷袭，情报部门也没能发现。司令部二局局长彭富九对于没有破译傅作义偷袭张北的行动一直不释于怀，北平和平解放后，他找到原来傅作义的办公室主任，作了详细的了解，从中得知：傅作义怕失密，内部没有用蒋介石统一的密码，他自己另有一套，蒋的电报正规，而傅的电报故意搞得颠来倒去，把时间和签名插在电文里边，致使破译十分困难。
彭富九还了解到：傅作义没有破译机构，但架了几部电台测向，听无线电的方向和声音大小，以此得知解放军在张家口西南面有主力，而在张北方向空虚。
应该说，聂荣臻在张北方向有个失着，他只部署了一个团在万全地区警戒，要张北的地方部队“注意西面敌骑兵之扰乱”。后来，聂荣臻检讨说：“我们对傅作义经丰镇、大同、阳高东进策以应怀来是有准备的，但对他从集宁、尚义直插张北估计不足。”（《聂荣臻回忆录》，解放军出版社1986年3月第2版，第639页）因此，使得东线的歼敌计划没有全部实现。傅作义的偷袭，比起李文要高出一筹。
当时，置于西线的部队一时调不到北线，在张北阻敌的只是少数的地方部队，而傅作义又以骑兵为主，行动迅速。
这天，张家口上空有6架敌机轰炸、扫射。聂荣臻在东山坡司令部的坑道里指挥战斗。敌人的突然袭击并没有引起他的失措。
他打电话给张家口卫戍区司令员郑维山作了应急布置。
郑维山回忆当时的情景时说：
傅作义乘我张家口西北方向空虚，用少数部队朝兴和方向佯动，调集主力步骑两万余众，先头于10月8日占我南壕堑（尚义）、大清沟。在张北担任警戒的第7军分区部队，误以为是小股敌人窜扰，即派骑兵两个团绕路出发，围歼该敌，张北只留一个连驻守。同日，敌两千余骑（兵）乘虚直插张北，使张家口的形势顿时紧张起来。此时，正好我派警卫团团长李金石带一个营前去张北警戒，以防小股敌人袭扰，不想一到竟发现敌人主力，便同7分区部队一起拼死奋战。我得知此情况，又派警卫团主力急速奔赴张北。但由于沿途遭到敌机轰炸、扫射而迟滞了时间，到达张北时，敌大部已陆续到达，与敌激战后被迫撤退。形势更加严重了。聂总命我立即派参加集宁战役刚刚归建的教导旅，火速赶往张北与张家口之间的狼窝沟一线抗击敌人，掩护领导机关转移。
10、 盘点
张家口保卫战，历时两周，晋察冀部队共“歼敌第16军109师325团全部，327团3个营及师直一部，94师一部，94军43师127团全部，121师师直及一个团全部，共毙伤7500余人，俘4000余人”。（中共中央军委一局整理：《张垣战役总结》，1946年9月29日至10月14日）但国民党称：“是役，敌伤亡17213名，被俘640名，我军伤亡官兵4682员。”
张家口在当时是解放区几个大城市之一，是晋察冀边区的中心。由于它地处东北、晋绥、晋察冀3个地区的边沿，是关内解放区与东北解放区保持联系的枢纽，因而它受到绥远傅作义、北平孙连仲、沈阳杜聿明三面蒋军的攻击和威胁，成为蒋军实施军事进攻的重点之一。它的失陷，是内战初期形势发展的必然结果。怀来正面防御作战基本成功，但未乘胜向蒋军纵深发展进攻，扩大战果。平汉破击战役打得也很成功，歼灭蒋军8000余人，控制铁路200余里，攻克沿线城镇，陷保定城于孤立，切断了蒋军向解放区进攻的南北干线，打破了其对冀中、冀西解放区的分割局面，也为而后的作战开辟了新的战场。但是，张家口保卫战的经验教训是明显而深刻的。“张垣失陷之快，实出预料，按中央的本意，也并不是死守，而是在保卫一定的时候后，相机撤出，同时我东西两线的兵力，足可再保卫一个时候，再给敌人以严重的打击，但事实却很快失陷，检讨教训，主要在战役指挥上部署不适当，敌情估计不确。”
张家口的失陷，国民党认为共军“因对我军判断错误，全期均处于被动地位，”唯因共军“善于夜间行动，及避免我空军及炮兵之轰炸，尤其不作点线之固守，未行主力之决战，故虽败退，仍能保持主力于山岳地带，继续予我收复区以极大威胁”。国民党为一时的军事胜利而得意忘形，陈诚于10月17日在中外记者招待会上吹嘘说：对于中共“我想也许3个月至多5个月便能解决”。（1946年10月17日，陈诚在中外记者招待会上的答记者问）