在抗日戰爭全面爆發之前，傅作義便在百靈廟大破日軍，此後在對日作戰中又屢屢大破日軍。
1938年冬，蔣介石令傅作義攻擊安北大佘太以北的高臺梁地區，以此來牽制日軍，傅作義經過仔細考慮，建議直接攻打包頭，牽制華北日軍的會效果更佳。
事實上，打包頭的命令，蔣介石實在不敢下。自全面抗戰一來，中日交手屢戰屢敗，貿然出兵北方重鎮，蔣介石實在沒有那個底氣。但是見傅作義主動提出了請求，自然非常高興地便答應了。
包頭是山西人走西口走出來的一個城市，自古以來都是非常重要的據點。日軍控制綏西之後，在包頭修建了大量堅固的防禦設施，駐軍約1萬人。並且在外圍的固陽、安北等地都設了據點，很不好打。
傅作義仔細分析戰局之後，決定兵分四路奇襲包頭。
第一路：臨時歸傅作義部指揮的蔣介石直屬部隊騎兵第7師門炳嶽部。在包頭東，薩拉齊東西沿線破壞鐵路、橋樑，斷敵東援。
第二路：31師孫蘭峰部。乘夜避敵外圍據點，直插包頭，組織突擊團，直搗敵指揮中心，並分別圍殲敵人。
第三路：101師董其武部。直插包頭西北面，阻止前口子等外圍據點增援，並協同31師從北面進襲包頭。
第四路：新建32師袁慶榮部。截擊安北、固陽方面增援之敵，並及時支援攻城部隊。部隊從駐地出發，晝伏夜行四晝夜到達指定位置。
93團孫蘭峰部在包頭西門架雲梯時，一個不願跟著日軍乾的偽蒙哨兵主動提出帶路，於是很快就攻下了西門。董其武部的302團在進至昆都侖召時與日軍遭遇，生俘偽蒙軍團長於振瀛等近300人。
兩天之後，日軍的增援部隊從歸綏、大同、張家口陸續開來。如此一來，蔣介石讓牽制華北日軍的目的便達到了，而且效果還非常之好。
但源源不斷趕來的日軍，對傅作義部造成了很大的威脅。經過仔細考量之後，傅作義決定先轉移至五原，董其武部負責殿後。
包頭一戰，傅作義殲滅日偽軍3000餘人，汽車百餘輛，坦克3輛，軍需無數。日軍聯隊長小林一男大佐、小原一明大佐等20餘名軍官被擊斃。
張家口的日本蒙疆駐屯軍集團司令官岡部直三郎在包頭大敗之後，氣急敗壞地迅速組織了大量軍力反撲。包頭戰後不足一月，便分三路再犯綏西，卻沿途遭到傅作義伏擊，損失慘重。
1939年2月3日，日軍侵入五原，隨後日軍便宣佈綏遠全省都被日軍佔領，傅作義全軍覆沒，並在五原開了歡慶會、並且把王英任命為“綏西自治聯軍”總司令。
2月下旬，傅將軍派袁慶榮攻臨河、陝壩，發動“綏西戰役”，共斃（傷）敵2100餘人，摧毀日軍汽車百餘輛，坦克5輛，戰馬300餘匹。
2月26日晚，傅將軍在團長以上幹部會議上提出了1個月內一定要收復五原的計劃。
3月15日部隊動身，19日到達預定地點。31師安春山團、綏遠遊擊軍曹子謙團和五臨警備旅閻蘿雲營組成的主攻突擊隊於20日秘密向五原運動。半夜時分，他們突然攻佔了城門，如神兵天降，日軍瞬間沒了方寸，只得依靠精良的裝備死守待援。隨後傅將採納連長孫英年秘密用山炮平射牆堡工事的辦法，大破日軍的工事。日軍水川伊夫中將、特務機關長桑原中佐及偽綏西聯軍中將王英全部逃竄，日軍桑原中佐逃跑過程中被擊斃。
3月22日，五原新舊城收復。
五原之戰，共斃日軍中將水川伊夫等大佐、中佐、少佐、尉官等軍官300餘名，士兵1100餘名，斃傷偽蒙軍3000餘名。生俘日軍指揮官觀行寬夫等50餘名，俘虜偽蒙軍1800餘名，獲火炮30餘門、汽車50餘輛、輕重機槍50餘支，其他軍需甚多。五原戰役又被稱為“五原大捷”。
國民政府好不容易有了一場勝利，於是編特電嘉獎：“……不僅保障西北，而且奠定收復失土，驅逐敵寇之基礎。在抗戰全局上，關鍵尤為重要，功業彪炳，殊堪矜式。特頒給傅副長官作義最高榮譽之青天白日勳章。”傅作義偏偏也怪，居然沒有接受。
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