1933年热河沦陷后，日本侵略军继续向南攻击，妄图在短时间内占领长城各口，继而扰乱河北，威胁平津。3月，二十九军奉命接替友军长城沿线防务。负责喜峰口一线防务的三十七师师长冯治安接令后，急命三十七师赵登禹旅跑步前进，阻止敌人进犯。
9日，赵登禹旅王长海团率先到达战场，即向日军进行猛攻，和敌人反复争夺阵地。赵登禹率部赶到后，于当夜果断派出两个营对敌人发动夜袭，斩杀大批日军。
日军遭中国军队奋勇反击后，再调集数千人，向喜峰口二十九军阵地攻击。二十九军官兵竟日奋战，毙敌甚众。冯治安传达军长宋哲元命令，任命赵登禹为喜峰口方面作战军前敌总指挥，最终将敌人击退。
为了进一步打击敌人，冯治安和三十八师师长张自忠、二十九军副军长秦德纯等研究了战术，又派人向前线的赵登禹等征询了意见，计划11日深夜派部队再次发动夜袭，并报军长宋哲元获准。当夜，二十九军分别抽调赵登禹、佟泽光两旅，分两路从侧翼包抄，袭击敌军，并将正面阵地交由王治邦旅防守，准备待两路夜袭部队得手后，即行出击。
日军万万没有想到中国军队竟然发动二次夜袭。当夜4时左右，二十九军夜袭部队摸入敌营，除斩杀大批敌人外，摧毁了敌人炮兵阵地，缴获敌人坦克、装甲车、大炮、机枪无算。除地图、炮镜及轻武器外，夜袭部队将无法携带的战利品都予以炸毁、焚毁。
12日晨，日军组织反扑，二十九军官兵守住阵地，远则枪击、近则刀砍，和敌人殊死相搏，“敌死伤甚重，终未得逞”。
敌人接连进攻失败又遭夜袭后，已成惊弓之鸟，“喜峰一带之敌，连日被我痛击，异常疲惫”。到14日上午，攻击喜峰口正面之敌自行悄悄撤退。当日黄昏，喜峰口正面高地为二十九军完全占领。此后，二十九军刘汝明师在罗文峪击退了进犯之敌。
二十九军在喜峰口挫败来犯日军的消息迅速传遍全国，二十九军将士挥舞的大刀，成为抗击侵略、英勇无畏的象征。各界人民群众自愿组织起来捐募大量食品、药物和军需用品慰问前线将士。全国舆论盛赞二十九军是“不能忘记的英雄”;喜峰口战斗“毙敌六千之多……不惟往年(冯子材)谅山之役望之逊色，即十九路军血战淞沪之功，亦不是过”。
第二年春天，二十九军编纂成一部《华北(长城)抗日实纪》，详细记述了此次战斗的经过。二十九军主要将领为书作序，其内容或讴歌二十九军官兵浴血奋战、为国捐躯的勇气热情，或向世人积极展示二十九军抵御外侮的辉煌战绩。而冯治安撰写的序言，却把笔墨着重用在谈“失败”上。在文中，他直言战斗的代价就是换来了一个“可羞的屈辱条约”《塘沽协定》，还告诫人们：“不要为这光荣战史的光荣所迷惑，千万不要忘记了我们可耻可悲的失败并失败的原因与缺点。”他更列举出战斗中如“指挥官指挥太过于笨拙”“射击技术与各种作业的不良”“物质方面的缺欠”等导致“失败”的原因，以期部队能迅速改正，以备将来。
