在与张廷言会面定下两军合力进攻日军后，傅做义担心孙长胜与抗日军合作不顺，特意率警卫营从康保赶到沽源。
当傅作义赶到位于白土窑的骑2师师部时，察北抗日军司令赵正香也在，赵正香接到张廷言命令后，先1步赶往沽源。
3人经过商议，对日军采取围点打援的战术，即两军将沽源团团围住，等其他两个方向的日军来支援时，伏击日军援军。
3人认为最有可能支援沽源的日军是驻守多伦的日军独立混成第1旅团，第1旅团下辖1个战车联队机动性强，3人将伏击地点放在沽源东北3十余里外的榆树沟1带，这里西面是1连片的丘陵，适合骑兵潜伏。
10月16日战役正式打响，抗日军与傅做义部合计3个骑兵师、两个步兵团近1万5千5人将沽源团团围住，准备围歼城内日军第12联队。
16日当天联军对城中日军发动5轮总攻，直到天黑联军甚至没能拿下日军外围阵地，而其他两个方向上的日军在收到抗日军进攻沽源的消息后，出乎联军预料，两路日军毫无动作。
“军座，小鬼子葫芦里卖的是什么药，我们在这搞的这么大的动静，他们愣是1动不动”孙长胜骂骂咧咧地从外面进来。
傅做义闻到孙长胜身上浓郁的硝烟味，知道他刚从前线下来，“前线情况怎么样？士气如何？”傅做义问道。
“鬼子虽因时间短，只草草构筑了1道工事，可这帮鬼子的战斗力可真强，硬是顶住了我们5次冲锋，仅1天我们伤亡近千人”孙长胜将帽子摘下，捏在手中感叹道。
“赵司令，论与日军的作战经验你们抗日军当首屈1指，你觉得我们的胜算有几成？”傅做义扭头看向赵正香。
“傅军长，兵法云：兵者诡道也，战场上的态势瞬息万变，胜败实在难以用具体数字来衡量”赵正香苦笑道。
傅做义点了点头，不再追问，他抱着膀子站起来，冷声说道：“既然日军不动如山，我们索性假戏真做，把沽源拿下来。”
“长胜给顾友生发电，让他率炮兵团立即动身赶到沽源”傅做义冲孙长胜吩咐道。
在听说要调炮兵团赴沽源后，孙长胜1愣，他可知道这个顾友生的炮兵团那可是傅做义的命根子，是他好不容易建起来的，多数时候都不舍得拉出来。
孙长胜随即明白，这次抗日军与己方联合作战，也是双方各自展示自己实力的1个机会，傅做义自然想将己方最强的实力展示给抗日军。
就在察西打的热火朝天时，1架飞机降落在沈阳东塔机场，飞机刚停稳，1名肩扛少将，风尘仆仆地军官从舷梯上下来，跑道上早已等候多时的几名佐官忙迎上去，此人便是刚从察哈尔返回沈阳的东条英机。