平綏鐵路沿線作戰，發生於1937年8月4日至10月17日，日軍結束平津作戰後，集結兵力攻擊鐵路沿線之張家口、南口等地。戰鬥序列為：南口戰役（1937年8月8日至8月26日）、張家口戰鬥（1937年8月14日至8月26日）、大同戰鬥（1937年9月2日至9月12日）、集寧戰鬥（1937年9月6日至10月16日）。

經過

華北日軍占領北平後，計劃在華北、山西北部和綏遠決戰，企圖以主力沿平漢鐵路進攻河北保定、滄州一線，待保定作戰後，再進攻石家莊、德縣一線。另以一部在主力右翼，沿平綏鐵路北攻南口。1937年8月初，日軍編成關東軍察哈爾派遣兵團，聯合中國駐屯軍一部沿平綏鐵路東段進攻察哈爾，以「解除對中國駐屯軍後側及滿洲國境的威脅，消滅察哈爾省內的中國軍隊」。中國任命傅作義為國民革命軍第七集團軍總司令，加強防禦華北，負責平綏鐵路東段。8月7日，國民革命軍第十三軍進入南口陣地。日軍在關東軍參謀長坂垣策劃下，以相當大兵力主攻南口，中方由湯恩伯部之王仲廉師苦守，8月9日，日軍開始正式攻擊。察哈爾境內日軍南攻張家口，激戰16天，8月下旬，南口失守，張家口亦陷。日軍並攻陷懷來和延慶。8月29日，日軍兩支部隊在宣化會合，防禦平綏鐵路西段的中國軍隊面臨夾擊危險，遂分頭撤退。日軍察哈爾派遣兵團隨即在偽蒙騎兵協同下沿平綏鐵路向西繼續進攻。8月31日，日軍中國駐屯軍與到達的國內援軍編組為華北方面軍、第1軍和第2軍，連同關東軍察哈爾派遣兵團在內，日軍用於華北作戰部隊合計約37萬人。9月，日軍為確保華北主力側翼安全，以第5師團、察哈爾派遣兵團分東、西兩路從北面進攻山西。9月11日，中國第二九九團孤軍堅守天鎮一週後失守。日軍進陷山西大同。9月13日，李服膺部在天鎮、陽高一線守護不力，大同棄守。9月中旬，日軍逼近內長城，第二戰區司令長官閻錫山在平型關、雁門關一線組織防禦。