、张自忠即令三十七师一零九旅赵登禹部，沿万部撤退路线向喜峰口急进。当日午夜即与敌遭遇于喜峰口镇内，我军以大刀片和手榴弹为主要武器，奋勇与敌激战数小时，歼敌四百余，将喜峰口克复。十日晨，又将口东老婆山高地夺回。
接着，敌后续部队约六七千人，以装甲车为前导蜂拥而至，向喜峰口及两侧高地猛攻。由于敌强我弱，赵旅长一面急告指挥部求援，一面指挥部队撤出喜峰口镇，抢占两侧高地，阻击敌人。张自忠接到报告后，即派三十八师一一二旅黄维纲部由三屯营、撒河桥向喜峰口驰援。当三月十一日进抵喜峰口及左侧孩儿岭时，即遭敌击。我军浴血奋战，多次与敌短兵相接，发挥了大刀片和手榴弹的威力，斩杀敌人无数，敌凶焰顿挫，双方形成胶着状态，为克敌制胜，宋哲元、张自忠决定采取夜战、近战、肉搏战突袭敌人，令二二四团出潘家口攻敌右侧背；令二二六团出董家口绕袭喜峰口东侧之敌：令喜峰口正面黄、赵两旅坚守阵地，待迂回部队开始战斗后，全面出击，以聚歼喜峰口之敌。此外，还令三十六师一旅推进至三屯营、撒河桥地区，以策应喜峰口作战。当时，宋哲元、张自忠均临阵前撒河桥督战。入夜，我两支绕袭部队，由樵民、猎手带路，从山间小道攀援而上，摸到敌人露营村寨，对敌发起突然袭击。敌从睡梦中惊醒，因措手不及，被我用大刀片和手榴弹杀伤者甚众。接着，我军前后左右四面出击，反复冲杀，从十二日直激战到十六日，打败了敌人的多次反攻，使敌渐次不支，最后不得不向平泉方向狼狈逃窜，我军乘胜追杀六十余里。这次喜峰口战役，我军连续七昼夜浴血奋战，毙伤敌人近三千，缴获大炮十八门。
喜峰口之敌逃窜后，三月十七日，集结于鹰手营子及兴隆附近之敌，又以主力向我半壁山、罗文峪进攻，企图摧毁我二十九军设于遵化的指挥中枢。
张自忠即令两个团急援罗文峪，并亲率三十八师直属部队及手枪营到第一线督战，使罗文峪阵地得到巩固，屹然未动。当时，因山楂峪左侧高地仍被敌占领，严重威胁着罗文峪阵地，张遂又令一个营夺取该高地。经几小时激烈冲杀，将高地占领。十八日，宋哲元、张自忠指挥二十九军全线出击，三个师密切协同，一鼓将敌全部击溃，使罗文峪战斗也取得全胜。这次战斗，又毙伤敌人近千名，缴获许多武器弹药。
喜峰口、罗文峪作战，史称长城抗战，它是九一八事变以后北方战场我军的首次胜利。这次抗战，我军以劣势装备打败了骄横不可一世的日军精锐部队，极大地鼓舞了全国军民反抗侵略的斗志，在抗日战争的历史上写下了光辉的一页。张自忠自此成了一名威震中外的抗日名将。
长城抗战虽然打退了敌人的进犯，但由于国民党政府坚持对日妥协政策，反而以签定丧权辱国的《塘沽协定》而告终。二十九军竟被迫撤离长城各口，至通县附近集结。
一九三三年八月，宋哲元任察哈尔省政府主席后，二十九军全部开赴察哈尔。
当时张自忠的三十八师驻防宣化、怀来一带，积极从事训练，以备再战。
一九三四年冬，热河方面日伪军又蠢蠢欲动，有明显进犯察东的迹象。
早有警惕的张自忠将军及时令本师一一二旅黄维纲部由怀来雕鹗堡向龙关、赤城及龙门所推进，以防敌人窜犯。一九三五年一月初，日军飞机向我龙关、赤城一带驻军频繁侦察，并投弹轰炸。一月十五日，黑河汛日军司令森一郎向我军提出“警告”，要我龙关、龙门所驻军撤退。面对敌人的挑衅，张将军指示黄旅长说：“龙门所系察东门户，决不能后退一步，并应加强守备力量。”并令黄部推进至赤城，将旅指挥所驻进龙关，作好应战准备。次日凌晨，日寇以步骑炮兵联合组成的约一两千人之兵力，在飞机配合下，向我龙门所阵地发起猛烈进攻。我军沉着应战，据险死守，决不退让。敌以炮火作掩护，多次竖云梯爬城，均被我军击退。
激战三日，我阵地岿然不动，敌死伤了七八百人，终无进攻之力，遂与我形成对峙状态。
后经国民党北平军分会与日方交涉，日军承认是“误会”，冲突才告结束。
这次察东拒敌，是张自忠将军继长城抗战后，在华北的又一次英勇的抗战举动。
一九三五年六月四日，国民党政府继签订《塘沽协定》之后，又与日方秘密签订了丧权辱国的《何梅协定》。通过这一协定，把河北和察哈尔两省大部主权都断送了。这年十一月，张自忠被国民党政府委任为代理察哈尔省政府主席。十二月设立“冀察政务委员会”（宋哲元为委员长）时，张又被委任为冀察政务委员会委员兼察哈尔省政府主席。一九三六年五月，调任天津市长。当时，在卖国协定下，华北已逐渐“特殊化”，日本帝国主义虎视眈眈，国民党政府又不许抗日，作为典守长官，张自忠的处境之艰难是可想而知的。但他坚定自若地辅佐宋哲元，内而整军经武，外与日敌斗智，力撑华北危局。
为防敌于万一，张自忠以很大精力补训部队，加强武装。主察期间，他对全师各团人员、马匹、