而山海关作为扼守关内外的交通要道，是日军志在必得的首要战略据点。

中国军队在山海关的守军是东北军第9旅，旅长是何柱国将军，其中626团以一个团的兵力防守山海关（2000人左右，该团装备较差，只有2门迫击炮）。

日军采取二种策略对付山海关的中国军队，一是用诱降的手段，派出山海关守备队长试图收买何柱国将军。由于何将军曾经在日本陆军军官学校就学，所以日军派出何的校友，试图以重金（一次给200万日元）和满洲国的高位收买他。但是何将军有很高的民族气节，对这些软手段不屑一顾。

日本见收买不成，开始转而采用军事打击和威胁的手段。日军守备队早在1932年5月就开始向中国守军挑衅。

12月初，日军借口城内藏有义勇军战士，从装甲列车上开炮轰击山海关的中国守军。中国守军开枪还击，日本随即调集一个团的增援部队向山海关附近靠拢。不过此时日军的军事准备还没有完毕，所以没有向中国守军全线进攻。双方交涉一通后停战。

12月底，日军已经在山海关附近集结了近一个旅团的部队3000多人，配备重炮30多门，坦克20辆，还有装甲列车2辆。山海关的日本守备队已经控制了山海关的二个主要城门，拒绝让中国士兵在这二个门进出。

1933年1月1日，日军密令山海关的日本侨民全部撤离该城，同时驻天津日军司令中村发表《告同胞书》，无耻之极宣布大日本皇军要严惩和平之暴敌——驻守山海关的东北军（侵略者居然还有脸说什么和平，老萨非常佩服日本人脸皮之厚）。当夜日军火车满载2000多名士兵赶到山海关，山海关日军总数达到3000人。

当夜日军向山海关守军提出最后通牒，要求中国军队立即撤离山海关。中国山海关守军为石世安的第626团士兵，石团长严词拒绝。该团士兵也都决定和日军拼了，绝不走九一八不战而逃的路。其中防守南关的营长保定人安德馨，更是发誓与城共存亡。

2日，日军在飞机和重炮掩护下，向山海关中国守军全线进攻。守城的东北军一个团当时只有二个营在城内，他们誓死抵抗。日军在炮火掩护下，架起木梯攻城。中国守军用一捆捆手榴弹把木梯炸断，攀登的日军士兵大多被炸死。日军见登城不行，随即集中3000兵力从三面攻城。日本军队装备非常精良，除了大量的机枪以外，还有平射炮榴弹炮30多门，坦克20多辆，日军飞机也飞来投弹支持。东北军用机枪，步枪，手榴弹和几门迫击炮誓死抵抗。双方激战一日，人数火力都占有绝对优势的日军居然没有任何进展。

1月3日，**发表声明，指责日本的侵略行为。同日，日军改变战术，集中全部重炮坦克飞机不分目标的猛轰山海关内和城墙，山海关全城几乎全部被摧毁，城内中国平民遭受严重伤亡。

没有什么坚固防御工事的东北军在炮火打击下损失惨重。日军主攻的南门的东北军安德馨营守军，更是伤亡殆尽，三个连长（关景泉、刘虞宸、王宏元）全部阵亡殉国。日军已经用重炮把南门轰出一个很大的缺口，并且集中兵力冲击，终于占领南门。安德馨营长在一个连的预备队的增援下拼死反攻，又把日军从南门打了出去。

到了中午，日军再次集中几辆坦克配合步兵猛攻南门。当时安德馨营长仅剩二个班可用，又没有反坦克的武器。但是安营长遵守之前与城共存亡的誓言，他对部下说道：人在阵地在，要是日本兵要从南门过去，除非从我的尸体上压过去。

随即安营长率领十几个部下手持炸药包和手榴弹向日军坦克扑去，日军坦克见势不好赶快后退。安营长就和蜂拥而上的日军肉搏，激战中安营长的刺刀捅弯了，他就用枪托去砸。但是日军数量很多，安营长部下很快伤亡殆尽，安自己被一发机枪子弹击中头部，壮烈殉国。

在安营长殉国的同时，南门，北门和西门也相继被日军攻陷，日军优势军队在坦克的掩护下冲入城内。石团长指挥剩下的几百名东北军士兵和日军展开巷战。激战一小时以后，日军已经占领山海关城内几乎所有据点，石团长认为坚守已经没有必要，下令剩余的东北军守军从西关撤退。

3日晚，中国军队被迫撤出山海关主要阵地，山海关被日军占领。

该战，日军以3000主力攻击东北军守军1000多人，在这种绝对优势下，日军仍然伤亡400多人，东北军伤亡800多人（阵亡400多人，伤300人）。

防守的东北军第626团称得上十分勇敢，全团伤亡过半，其中安德馨全营300多人几乎全部伤亡。

战斗中，除了士兵异常勇敢以外，东北军军官也能做到身先士卒，不惧生死。二天战斗中，营长安德馨，二连长刘窦宸、三连长关景泉、四连长王宏元，五连长谢镇藩全部殉国，一连长赵壁连负重伤。

需要说明的是，除了中国军人的伤亡以外，由于日军对山海关城内胡乱开炮，造成中国平民伤亡3000多人，全城成为一片废墟。

日军攻陷山海关以后，由于感到损失惨重，随即挨家挨户的进行屠杀。全城的年轻男子大多被日军开枪射杀，还有一部分日军在城内**掳掠。

山海关战斗虽然是以中国守军失败告终，但是东北军再也不是天皇裕仁口中的太监军队，而是无畏生死的中华健儿了。

短暂而又激烈的山海关战斗是热河抗战的序幕。