日本人當然不會等美國航空兵入駐包頭，也不會等肖柏返回綏遠，就已經開始向包頭髮動一場大規模的攻擊戰。
此時，肖柏還在重慶。
擔負着防禦戰指揮任務的，是傅作義。
在傅作義的指揮下，包頭早就已經被打造成一座鋼鐵堡壘，各種堡壘工事，依託陰山，連綿成相互聯繫的工事羣。地下主坑道，有各種岔道同各個工事連接。堅固的大型機槍母堡、星羅棋佈的小地堡以及大工事羣之間的單兵地堡，相互聯繫，有機的結合在一起。進入市區，更是各種火力點相互依託。
但是傅作義十分清楚，日軍首先要進攻的必然是包頭機場。
一旦拿下機場，日本人的飛機就能入駐包頭機場，直接對市區進行轟炸。飛機就不需要從歸綏遠途飛來，能夠在極大程度上提高飛機出動率。
岡村寧次已經制定好了攻擊包頭的計劃，他從關東軍那邊借了一個師團，加上華北日軍的一個野戰師團、兩個警備旅團和一個炮兵旅團，再配合上華北治安軍五個師、蒙疆聯合自治軍四個師的兵力，一共有六萬日軍和十二萬僞軍。
爲了配合地面攻擊，岡村寧次還讓侵華日軍華北航空兵派遣大量飛機，入駐歸綏機場，配合地面攻擊。
大批日軍從張家口乘坐火車出發，鐵路線兩邊是騎兵和卡車，華北日軍浩浩蕩蕩，沿着草原鐵路，向歸綏方向進擊。
1942年2月26日，日軍從歸綏出發，一邊修復平綏鐵路，一邊向包頭進擊。
3月1日凌晨，日軍先頭部隊抵達包頭機場，早上6時25分，日軍就向包頭機場發起一場瘋狂的大規模進攻。
負責守衛機場的，是綏遠軍名將郭景雲。
“轟轟轟”一連串爆炸聲把郭景雲從睡夢中驚醒。
他從牀上跳下來，發現整個大地都在顫抖，空氣中不斷響起令人心悸的嘶鳴聲，炮彈帶着裂帛般聲響，劃開空氣呼嘯而來。
炮彈落地，大地好像被敲打的鼓面一樣震動。
郭景雲感覺自己好像站在一張彈簧牀上一樣，整個人都被震動，震得五臟六腑一陣陣生痛，腹中翻江倒海，耳邊不停發出轟鳴聲。
“轟轟”日軍炮彈不停的落下，四處騰起濃煙烈火。
郭景雲跌跌撞撞衝到指揮部，一把抓起電話，撥通了傅作義的電話：“喂，司令！我是秀山啊！小鬼子打機場了！”
傅作義吼道：“你那邊必須給我頂住！如果機場守不住，我要你提着腦袋來見我！”
“司令，小鬼子火力很猛，司令，能否派遣軍隊增援？”郭景雲請求道。
“很猛也要給老子守住！花了那麼多錢修的工事都白修了？你給我頂住三天三夜，我自然會派遣援軍！”說完，傅作義就掛上電話。
這並非是傅作義不肯派兵增援，而是他很清楚，日本人也在玩“調虎離山計”，一旦自己的軍隊此時出城，馬上就會遭到日軍半路攔截。而且這時候，日軍也在調集兵力，準備對包頭髮動進攻。
不過傅作義也很清楚，機場的防禦，並非是日本人能夠那麼容易突破的！
駐守在機場的，除了綏遠軍一個師之外，還有新7軍的一個團。此外，傅作義和肖柏還擴編了一個高射炮團，也駐守在機場。
天色還沒有亮，日本人的炮火打得十分兇狠，炮彈不停落地，在機場外圍的工事上不停騰起大大小小的火球。氣浪四處肆虐，到處都是鋒利的碎片橫飛。有炮彈落在堅固的水泥跑道上，只炸開一點坑窪。
但機場卻是綏遠軍和新7軍花了極大的代價，構築的堅固防線。
儘管肖柏擅長打運動戰，但他也很清楚，包頭機場絕對不能丟！就算是一個師外加兩個團把血流盡了，也要守住機場。否則，不但機場會被日本人所用，美國航空兵也將無法入駐道平坦的草原上。
機場外圍，是縱橫交錯的溝壑。外圍是防禦的壕溝，壕溝內，散佈着星羅棋佈的散兵坑，之間還有狹長的戰壕。戰壕後面，是隱蔽的機槍火力點和戰防炮火力點。再後面，佈置着高射機槍和迫擊炮陣地；機場內，有高射炮和野炮陣地；核心陣地，有榴彈炮和山炮等重武器；在距離前沿陣地不遠的坑道內，還有隨時可以反擊的戰車營。
正因爲如此嚴密的防守，傅作義纔會說，郭景雲若是守不住，就該槍斃了。
日軍也是爲了攻佔包頭機場下足了血本，他們先是進行了整整一個多小時的炮擊，隨後大批步兵，在坦克掩護下，向機場發動猛烈攻擊。
北平華北日軍指揮部，岡村寧次坐在指揮部內遙控指揮。
“報告司令官閣下，包頭城內的支那人沒有上當出擊！”一名日軍參謀軍官走進來彙報。
岡村寧次從藤椅上站起來：“支那人，確實是狡猾！我們的調虎離山計居然沒有成功！那這樣我們就順着這條計走下去，集中兵力，奪取機場！”
日軍向包頭機場發動大規模攻擊，守衛在包頭城內的傅作義卻不動聲色，沒有去上岡村寧次的當。他知道，一旦自己的部隊離開城，那麼將會遭到優勢兵力的日軍合圍，在擁有空中力量和重武器的日軍面前，自己還不是對手。
傅作義的想法是，到了夜間，再秘密調動部分裝甲部隊離開包頭城，作爲機動預備部隊，伺機貼近敵人，但又不和敵人糾纏，打一陣就撤，不斷騷擾敵軍。此外，再以精銳特種兵部隊配合迫擊炮部隊，靈活機動出擊，四處襲擾。總之，死守不是辦法，應該是攻守兼備和靈活出擊相結合的辦法。
日軍步兵在坦克裝甲車配合下，一步步向機場逼近。
機場外圍工事，在剛纔日軍猛烈炮火轟擊下，工事羣被炸得支離破碎。但是守軍其實卻沒有受到多大損失，因爲在日本人開始炮擊的時候，守軍已經躲藏在防炮洞內，只留下少數觀察哨。等到日軍發起攻擊，守軍才從防炮洞內鑽出，爬上地面防禦工事。
包頭機場指揮部，郭景雲拿起望遠鏡，緊緊盯住正在一步步靠近的日軍。
“都給老子聽好了！必須守住！誰他媽的頂不住，老子要了他的命！”郭景雲放下望遠鏡，狠狠拍了下桌子。
早就有戰防炮悄悄從工事內伸出炮口，對準了正在前進的日軍坦克。那些37毫米炮，用來對付“皮薄餡大”的“鐵皮餃子”，已經十分足夠。37毫米炮，只要擊中日軍坦克一炮，那些坦克就只能拉回鋼鐵廠回爐打鋤頭。
機槍堡壘中，伸出一挺挺輕重機槍，對準了正在前進的日軍步兵。
隨着日軍一步步逼近，各基層指揮官一聲大吼：“打！”
首先發威的，是戰防炮。
“咣咣咣”一排炮聲，衝過來的日軍鐵皮坦克一輛接一輛中彈，被炮彈擊中起火燃燒。有的坦克車內彈藥發生劇烈殉爆，整個炮塔都飛上天空。
緊接着，各個地堡中的輕重機槍也發出怒吼聲，暴雨一樣的子彈正在靠近的日軍潑灑過去，把那些進攻中的日本人一片片撂倒。
守軍的迫擊炮也大顯神威，炮彈不斷騰空而起，掠過陣地上空，不斷砸落在日軍人羣中，炸開一陣陣血霧。
遭到火力襲擊的日軍，迅速趴在地上。有人匍匐前進，有人以手中的武器反擊。後面的日軍架起輕重機槍，架起步兵炮，向守軍進行還擊。
但是機場工事異常堅固，日軍的92式步兵炮70毫米炮彈砸上去，最多隻留下一個淺坑，工事照樣吐出火舌。那些反戰車炮的工事，就更加堅固，而且後面還有射程極遠的高射機槍，不停向日軍揮彈如雨。
進攻的日軍被壓制在地面，連頭都擡不起來。
這時候，後面的日軍把75毫米野炮和150毫米加農炮頂上來，在那些炮兵觀測手的引導下，向守軍進行直射轟擊，不斷把一個個暴露的火力點打得飛上天空。
天空中響起刺耳的呼嘯聲，一架架塗着猩紅色膏藥標誌的飛機從遠方雲層中鑽出，殺氣騰騰向地面俯衝而來，機翼輕輕抖動，黑色的炸彈下冰雹一樣，向地面守軍陣地上狠狠砸落下去，在地面炸開一團一團濃煙烈火。
地面的高射炮兵也開始反擊，各種口徑的高射炮，向空中射出復仇的烈焰，炮彈不斷飛上天空，炸開一朵朵雲團。
銀白色和黑色的雲團中，飛迸出鋒利的碎片，射向那些飛來的日軍飛機。
突然，一架正在俯衝投彈的99式轟炸機被打得凌空爆炸，化爲一團火球從空中墜地。緊接着，又一架剛剛投完炸彈，準備拉起的日軍轟炸機被打得冒出濃煙，打着旋，一個跟頭栽落在大地上發生爆炸。
日軍飛機發現地面猛烈的防空火力，迅速拉起，以機槍和機關炮向地面防空陣地進行攻擊，壓制地面防空火力。
“噠噠噠”空中不斷響起機關炮和機槍的聲音，炮彈子彈下雨一樣落在防空兵陣地上。一條條猩紅色的火鐮掃過之處，防空兵陣地上掀起一陣血雨腥風。
有日軍飛機藉着機槍和機關炮的掩護，從防空兵陣地上空掠過，向一門正在吐着火舌的高射炮投下炸彈。
“轟”高射炮被炸得四分五裂，幾名炮手全部陣亡。
但是那架日軍轟炸機也沒能逃脫懲罰，密集的防空火力網罩住那架飛機，把它在空中就給撕成碎片。