18日凌晨1时0分，晋绥军发起全线攻击，战至上午7时，土城子大部被攻占，H格尔图东、南、北三面之敌向北方逃窜。8时半，骑兵第1师师部进入H格尔图。此役击毙伪军500余人，俘0余人，连同前天的保卫战，共毙伪军1000余人。
晋绥军从俘虏中找出了王英军的电台台长、日本人牟礼吉和雇员松村利雄。在H格尔图激战的同时，李服膺部1个团在兴和与敌展开了攻防战，经17、18两日激战，王英部伪军于0日全部退出兴和。
傅作义于H格尔图初战告捷的当晚，乘敌一时难以再犯之机，先发制人，立即发起百灵庙战役。
蒋光头也于11月16日从洛阳致电阎锡山：“即令傅作义ZX向百灵庙积极占领，对商都亦可相机进拳…非此时乘机占领百灵庙与商都，则绥远不能安定也。”
驻绥军遂准备进攻百灵庙。
百灵庙位于绥远北部，是马兰察布盟草原上著名的寺庙，距省城归绥约160公里，距武川10公里，四周群山环抱，为喇嘛、蒙牧民聚集中心。有公路北达外蒙古库伦（乌兰巴托），东通化德，西南接包头，东南连归绥。如果说绥远是连接华夏东北、西北的津梁，而“东西策应的根据地就是百灵庙”。
百灵庙名义上是国民ZF的蒙政会所在地，实际上日本和德王把它经营成进行侵绥战争的后方基地。驻守这儿的有伪第7师（骑兵）约1800人、德王直属骑兵1000余人，另有专任指导的日本军官四五十人。总计约为000人。同时运来大批的粮秣和装备，“存在庙上的子弹有100万发以上，白面约二三万袋”。
针对百灵庙四周环山、山外为平坦草地、5公里内无村落、易守难攻的地形特点，晋绥军制定了隐蔽接敌、正面攻击与迂回包抄相结合、速战速决、准备阻击援敌等指导要领，“以强袭之准备作奇袭之行为”，对百灵庙发起进攻。
196年11月0日，傅作义在归绥召集孙长胜、孙兰峰和袁庆荣部署战斗，要求在4日前以迅疾动作、敏快手段，在增援之敌到庙之前袭取成功。同时发布作战命令：“骑师孙师长长胜为指挥，步11旅孙旅长兰峰为副指挥，旅参谋长袁庆荣为参谋长，指挥步兵419团（欠1营）、41团（欠1连）、第70师15旅补充第1团（欠1连）、骑兵第8团及特务个连、炮1团第营，及第6连小炮门，无线电台，汽车1队（计甲车0辆、汽车4辆），以迅捷之手段，袭占百灵庙。”
日晚10时，各部队按指定地点集结完毕。
4日凌晨1时，进攻百灵庙的战斗全面展开。日本特务机关长盛岛角芳指挥作战，以炽烈火力阻止晋绥军前进。战至4时，攻击部队深入各敌阵地，战斗呈胶着状态。上午7时天即放明，若无进展，敌飞机助战，援兵亦至，则对晋绥军非常不利。因此孙长胜、孙兰峰到第一线指挥作战，袁庆荣指挥炮兵，并拨给尖刀连9辆汽车，每班乘1辆，由东南山口鱼贯向庙内冲击，决心在早晨全歼庙内之敌。
经过反复搏斗，终于突破敌阵，突入庙内。激战后将敌歼灭大半。日本特务机关长盛岛角芳先率部逃跑，日本顾问烟草谷与伪蒙军第7师师长穆克登宝也分乘汽车狼狈逃窜。
至上午9时0分，晋绥军收复了百灵庙。百灵庙一役，毙伤伪军七八百人，俘虏00余人，缴获炮门、重机枪5挺、步枪400余枝、电台架，还缴获了弹药一批、面粉万袋和大量汽油。晋绥军伤亡官兵00余人。
在百灵庙惨败的日、伪军退到锡拉木楞庙。田中隆吉为了挽回颓势，命令“大汉义军”的副司令雷中田率领所属金宪章、石玉山、葛子原、赵奎阁等部在锡拉木楞庙集结，向百灵庙反扑。
196年11月8日，敌以汽车100余辆运兵000余人到锡拉木楞庙，准备反攻百灵庙。9日，王英直接指挥伪军骑兵000余人绕过商都以北土木尔台，运动到陶林西北一带牵制晋绥军。
锡拉木楞庙位于百灵庙东5公里处，在四子王旗的北部。
晋绥军攻下百灵庙后得知伪军在此集结，料定敌必反攻，于是制定了退兵诱敌、守庙打援的方针。
在作战部署上，决定：“一、以骑兵第师孙长胜师长率该师（个团）附炮门，进击乌兰花，另以40团附炮1连，乘汽车支援骑兵；二、以11旅孙兰峰旅长指挥41团、补充第1团、炮兵连、小炮4门，为固守百灵庙之部队，但除41团现在庙内之部队外，余在庙外准备，临时进入；三、以419团附炮1连，在后厂汗次老为伏兵；四、以独立第7旅之两个团，由卓资山开驻武川、黑老各1个团。”这样，使锡拉木楞庙之敌不能单独反攻百灵庙，而又迫使该敌离开，晋绥军则相机占领之。
自1月日起，伪军向百灵庙反攻。守卫庙内的绥军1个团奋起反攻；杀伤伪军一部后，有计划地后退，诱敌深入。下午7时，庙外晋绥军发起反击，深入之敌大败而去。至4日9时，彻底粉碎了伪军的反攻，毙“大汉义军”副司令雷中田及日、伪军500余人，俘00余人，并将王英伪军主力牵制于乌兰花一带，锡拉木楞庙敌守备力量大为减弱。
伪蒙军反攻百灵庙失败后，残部退到锡拉木楞庙和布拉图庙。伪军内部、伪军和日本顾问之间产生了矛盾，关系恶化。战败的伪军旅长金宪章、石玉山感到叛国附敌毫无出路，遂派人与傅作义接洽反正事宜。
当百灵庙守军与敌反攻部队激战时，骑兵第师在乌兰花东北15公里处的南厢村、H房子与王英部激战，将其包围于乌兰花西北七八十里处的黄陶瓦。
196年1月8日，石玉山部1个旅在阵地反正。9日凌晨，金宪章也率部反正，将日本顾问小滨大佐以下日本军官7名悉数杀死，同时向伪蒙军第7师穆克登宝突袭，将其大部歼灭。
9日上午，晋绥军进占锡拉木楞庙。此时，伪蒙军呈土崩瓦解之势，伪旅长安华亭率领个团、伪团长王子修率1个团于196年1月18日宣布反正。19日，伪军吕存义部闻安、王反正，也率部投诚。王英带着残兵逃回张北，被日军全部缴械。至此，“大汉义军”彻底覆灭。
绥远抗战沉重打击了日、伪军的嚣张气焰，粉碎了日本帝国主义侵吞绥远的阴谋。
“九一八”事变后，华夏对日先后有过淞沪、长城抗战，每次战后无一不是以签订割地丧权的辱国条约而告终。而绥远抗战获得了既收复了失地、又没有签订任何条约的胜利。
日本关东军原以为晋绥军不中用，一吓唬就跑，“只要由日本人作顾问，以王英部打前锋，利用汉人打汉人……蒙古军督后，作为第二线支援”就可取胜。
事实与日军的愿望相反：近万名伪军和几十名日本顾问被歼灭，“大汉义军”彻底覆灭。此后日本不得不撤走了在青（海）、绥（远）、宁（夏）地区的日本侨民，撤销了阿拉善地区的特务机关。从此，日本关东军也不轻信伪军了。
绥远抗战，激发了全国人民空前的抗战热忱。绥远抗战胜利的消息传到全国各地，“四万万人闻之，神为之旺，气为之壮”，各地“自动组织各种救国团体与武装力量，如救国会、后援会、义勇军、宣传队、救护队、慰劳队、募捐队等，努力扩大救亡阵线，加强抗日力量……”
西安、上海、北平等大中城市的广大群众、各阶层人士及一些海外侨胞自发参加了“捐万件皮衣”、“以一日所得援绥”等运动，纷纷要求将绥战扩大为全国性的抗战。
上海日商纱厂的4.5万名工人为抗议日本侵绥举行罢工。有人认为“这是‘五卅’以来，对日本帝国主义最大的一次打击”。
日本当局也承认，“绥战使抗日气氛一度上升”。196年11月日天津《大公报》专门配发了著名记者范长江的杰作《绥东战役中五个民族英雄》。表彰了骑兵师长彭毓斌，旅长董其武，团长张培勋，团长苏开元。副团长张著。
地实力派为绥战抗敌胜利而备受鼓舞。刚刚结束了两广事变的李宗仁、白崇禧发表通电，要求把前往西安“JG”的ZY军开往绥远，将广西军队一部或全部北上援绥。阎锡山遵其父遗嘱，将87万元的遗产作了援绥款。李宗仁、白崇禧还抗议将抗日七君子监禁，指出：“如ZF加以迫害，遂使全国志士寒心。”应傅作义之请，宋哲元与韩复榘一度会晤于南宫，商讨援绥事项。
绥远抗战又称为百灵庙战役，是196年发生在中国绥远地方当局和日本支持的德王等蒙古分裂分子的一场局部战争。以中国晋绥军全胜而告终，这次胜利有力的推动了全国抗日*的到来。
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