1939年冬，日军攻陷长沙、南宁，南方形势紧张。国民党军事当局为牵制华北日军南下，命傅作义部出击乌拉山后大佘太一带的敌人。傅作义将军认为攻击这个目标，起不到应有的作用，决定进攻日军在华北的重要战略据点包头。
    当时，以小岛吉藏中将为首的驻蒙军骑兵集团司令部及主力一部驻包头。包头附近有伪蒙军5个师。周边地区萨拉齐、固阳、大佘太分别驻扎着日军骑兵第1旅团、骑兵第13联队和第14联队。傅作义部的主力主要是35军，下辖董其武101师，孙兰峰新31师，袁庆荣新32师及军骑兵团、炮兵团，还有游击军两个旅。此外，属第八战区副长官部指挥的还有中央军门炳岳骑7师，晋军屯垦队改编的五临警备旅，宁夏马鸿宾81军35师和骑兵旅，以及由反正伪军改编的杂牌部队。
    傅作义将军分析了敌我双方兵力情况，决定用长途奇袭和攻城打援的战术进攻包头，并以修筑防御工事等假象迷惑敌人。考虑到进袭包头后敌人可能向河套反扑，将大批粮秣弹药埋在套区沙窝和狼山山畔，作长期作战的准备。傅作义进袭包头的具体作战部署是由骑7师破坏归绥至萨拉齐的的铁路，并阻击从东增援包头之敌；以新31师及五临警备旅1个团为主攻部队；以新32师截击固阳、大佘太之敌并及时援助攻城；以101师为总预备队；以宁夏35师防守河套。
    12月19日凌晨，攻城部队急行军到达包头西北城门下，趁守敌熟睡不备，组织突击队迅速全歼守门日军，后续部队趁势攻入城内。至天明，城区大部为傅军占领，日军退至指挥部院内，凭借优势火力拼死顽抗。
    20日至21日，固阳、大佘太日伪军赶来增援。101师、新32师凭借有利地形予以阻击，歼敌大部，俘获伪蒙军近300人。21日下午，张家口、大同、归绥等地的大批日伪军也陆续赶到，与傅作义部在黄草洼一带展开激战。这时傅作义看到奇袭包头、牵制日军的目的已经达到，于是下令撤退。
    包头战役击毙日军骑兵第14联队联队长小林一男大佐及众多日伪军，俘伪团长1名及伪军数百人，击毁汽车百余辆，并牵制了晋北、察南及华北的部分日军，取得重大战果，傅军也付出伤亡千余人的代价。